起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】一種起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置，屬于起重設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置由硬件和軟件兩部分組成，其特征在于起升載荷傳感器安裝在起升機(jī)構(gòu)上、小車位置傳感器安裝在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)上，主梁應(yīng)變傳感器安裝在腹板外側(cè)，主梁數(shù)據(jù)采集裝置安裝在主梁上，系統(tǒng)主機(jī)安裝在司機(jī)室內(nèi)。每個主梁有四個監(jiān)測截面，中間監(jiān)測截面位于最靠近跨中并對稱于跨中的兩個橫隔板處，端部監(jiān)測截面位于主梁兩端截面突變處。每個監(jiān)測截面矩形的四個角附近的主梁腹板外側(cè)各安裝了一套普通應(yīng)變片式應(yīng)變傳感器。本實(shí)用新型的效果和益處是：采用普通應(yīng)變片監(jiān)測疲勞裂紋，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
【專利說明】起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于起重設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種主梁裂紋監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]起重機(jī)的主梁是橋、門式起重機(jī)最主要的基礎(chǔ)受力構(gòu)件。主梁長期承受交變載荷的作用，疲勞破壞是主梁主要的失效形式。由于起重機(jī)的主梁往往離地面十幾米甚至幾十米，一旦發(fā)生斷裂，就會帶來嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失，所以起重機(jī)主梁疲勞破壞的早期發(fā)現(xiàn)和主梁的安全性預(yù)測就顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種主梁裂紋監(jiān)測裝置，以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)主梁宏觀疲勞裂紋的早期發(fā)現(xiàn)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:該裝置由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要包括起升載荷傳感器、小車位置傳感器、主梁應(yīng)變傳感器、小車數(shù)據(jù)采集裝置、主梁數(shù)據(jù)采集裝置和系統(tǒng)主機(jī)。軟件部分主要包括應(yīng)力監(jiān)測模塊、應(yīng)力計(jì)算模塊和綜合處理模塊。起升載荷傳感器安裝在起升機(jī)構(gòu)上、小車位置傳感器安裝在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)上，它們公用一個小車數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置安裝在小車上。每臺起重機(jī)有兩個主梁，兩個主梁是形狀相同的箱形結(jié)構(gòu)，在起重機(jī)任意橫截面上，兩個主梁的截面都是關(guān)于小車軌距中心線對稱的。每個主梁有四個監(jiān)測截面，兩個中間監(jiān)測截面和兩個端部監(jiān)測截面，中間監(jiān)測截面位于最靠近起重機(jī)跨度中心并對稱于跨度中心的兩個橫隔板處，端部監(jiān)測截面位于主梁兩端截面突變處，端部監(jiān)測截面也對稱于跨度中心。對于每個主梁的每個監(jiān)測截面，應(yīng)變傳感器的布置方式是:主梁監(jiān)測截面矩形的四個角附近各安裝了一套普通應(yīng)變片式應(yīng)變傳感器。下部兩個角的應(yīng)變傳感器為主傳感器，安裝在監(jiān)測截面主梁腹板和主梁橫隔板連接焊縫的最下端對應(yīng)的主梁腹板外側(cè)，這是最可能出現(xiàn)疲勞裂紋的位置；上部兩個角的應(yīng)變傳感器為輔助傳感器，安裝在同一截面的主梁腹板外側(cè)上方，輔助傳感器到上蓋板的距離等于主傳感器到下蓋板的距離。主梁數(shù)據(jù)采集裝置安裝在主梁上。系統(tǒng)主機(jī)安裝在司機(jī)室內(nèi)。本裝置用輔助傳感器監(jiān)測得到的監(jiān)測應(yīng)力與計(jì)算得到的該位置對應(yīng)的一組參數(shù)相比較，評估監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)的可信度；用主傳感器監(jiān)測得到的監(jiān)測應(yīng)力與計(jì)算得到的該位置對應(yīng)的四種基準(zhǔn)應(yīng)力相比較，判斷監(jiān)測位置上是否存在宏觀裂紋。
[0005]一、位置和參數(shù)的編號規(guī)則:
[0006]本裝置涉及到2個主梁、8個監(jiān)測截面、32個監(jiān)測位置，還有4種基準(zhǔn)應(yīng)力、4個位置關(guān)系系數(shù)、4個載荷關(guān)系系數(shù)和32個監(jiān)測應(yīng)力，它們分別按如下規(guī)則編號。
[0007]主梁編號:i，i = 1、2。司機(jī)室所在的主梁編號為1，另一個主梁編號為2。
[0008]監(jiān)測截面編號:j，j = 1、2、3、4。按到司機(jī)室距離的遠(yuǎn)近程度編號，離司機(jī)室最近的端部監(jiān)測截面編號為1，依次類推。這樣四個監(jiān)測截面中，I號和4號是端部監(jiān)測截面，它們到跨度中心的距離相等；2號和3號是中間監(jiān)測截面，它們到跨度中心的距離也相等。
[0009]同一監(jiān)測截面的矩形四個角的位置(簡稱“角位”)的編號:m，m = 1、2、3、4。下蓋板和內(nèi)腹板(離另一個主梁較近的腹板、偏軌梁的主腹板)的連接處為I號角位，下蓋板和外腹板(離另一個主梁較遠(yuǎn)的腹板、偏軌梁的副腹板)的連接處為2號角位，上蓋板和外腹板的連接處為3號角位，上蓋板和內(nèi)腹板的連接處為4號角位。這樣編號以后，I號角位和2號角位對應(yīng)的是主傳感器，3號角位和4號角位對應(yīng)的是輔助傳感器。
[0010]基準(zhǔn)應(yīng)力及其基準(zhǔn)編號:基準(zhǔn)應(yīng)力Y (Y為實(shí)數(shù))是按載荷大小、載荷位置、截面特性計(jì)算的理論計(jì)算應(yīng)力，再考慮工況特點(diǎn)、載荷特性、結(jié)構(gòu)特性、材料特性、幾何特性、宏觀裂紋周圍的應(yīng)力分布特性等因素修正后得到的，同一監(jiān)測位置的基準(zhǔn)應(yīng)力有四個，按絕對值從小到大的順序依次為:靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、屈服基準(zhǔn)應(yīng)力和強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力。應(yīng)力計(jì)算模塊從起升載荷傳感器得到某一時(shí)刻起升載荷的大小，從小車位置傳感器得到該時(shí)刻小車在主梁上的位置坐標(biāo)，結(jié)合事先輸入的其他相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出每個應(yīng)變傳感器所在位置的基準(zhǔn)應(yīng)力。每個應(yīng)變傳感器位置對應(yīng)四種基準(zhǔn)應(yīng)力，四種基準(zhǔn)應(yīng)力的基準(zhǔn)種類編號為n，n = 1、2、3、4，依次對應(yīng)了靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、屈服基準(zhǔn)應(yīng)力、強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力。同一個應(yīng)變傳感器對應(yīng)的基準(zhǔn)應(yīng)力，按靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、屈服基準(zhǔn)應(yīng)力和強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力的順序排列，組成一組基準(zhǔn)應(yīng)力。每一個基準(zhǔn)應(yīng)力Y都有一個四位數(shù)的下標(biāo)編號，前三位是位置編號，其中第一位是所在主梁的編號i(i = 1，2)、第二位是所在監(jiān)測截面的編號j(j = 1,2, 3，4)、第三位是所在角位的編號m(m= 1,2, 3，4)，第四位是基準(zhǔn)種類編號n(n=l，2，3，4)。即將基準(zhǔn)應(yīng)力表示為Y ijnm，同一個位置上四種基準(zhǔn)應(yīng)力表示為:
YiJml> Y iJm2> Y iJm3> Y 例如，第I號主梁(帶司機(jī)室的主梁)、第2號監(jiān)測截面(離司機(jī)室較近的中間監(jiān)測截面)、第3號角位(上蓋板與外腹板連接處)的第4號基準(zhǔn)應(yīng)力(強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力)表不為Y 1234，它與同一個位置的其它三個基準(zhǔn)應(yīng)力一起排列為Yl231、Y 1232 >
Y1233、Y 1234，就組成了一組基準(zhǔn)應(yīng)力?；鶞?zhǔn)應(yīng)力數(shù)據(jù)被送入綜合處理模塊，每個傳感器位置對應(yīng)一組基準(zhǔn)應(yīng)力，每個主梁有16組基準(zhǔn)應(yīng)力數(shù)據(jù)。
[0011]位置關(guān)系系數(shù)及其編號:位置關(guān)系系數(shù)Κ(Κ> O)是同一主梁上不同監(jiān)測截面之間的內(nèi)力比，它反映了兩個截面之間受位置影響的相對關(guān)系。應(yīng)力計(jì)算模塊從起升載荷傳感器得到某一時(shí)刻起升載荷的大小，從小車位置傳感器得到該時(shí)刻小車在主梁上的位置坐標(biāo)，結(jié)合事先輸入的其他相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該時(shí)刻同一個主梁上相互對稱的監(jiān)測截面之間的位置關(guān)系系數(shù)。每個主梁有兩個位置關(guān)系系數(shù)，兩個主梁共有四個位置關(guān)系系數(shù)，用Kil4和Ki23表示，位置關(guān)系系數(shù)的下標(biāo)編號有三位數(shù)字，第一位是所在主梁編號i(i = 1,2);后兩位是所表示的兩個監(jiān)測截面的編號，小號在前。例如K114表示I號主梁的I號監(jiān)測截面和4號監(jiān)測截面之間的位置關(guān)系系數(shù)。位置關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)被送入綜合處理模塊。
[0012]載荷關(guān)系系數(shù)及其編號:載荷關(guān)系系數(shù)C(C>0)是兩個主梁上相同編號的監(jiān)測截面之間的內(nèi)力之比，它反映了兩個截面之間受外載荷影響的相對關(guān)系。應(yīng)力計(jì)算模塊從起升載荷傳感器得到某一時(shí)刻起升載荷的大小，從小車位置傳感器得到該時(shí)刻小車在主梁上的位置坐標(biāo)，結(jié)合事先輸入的其他相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該時(shí)刻兩個主梁上相同編號的監(jiān)測截面之間的載荷關(guān)系系數(shù)。每臺起重機(jī)有四個載荷關(guān)系系數(shù)，用C^12表示，載荷關(guān)系系數(shù)的下標(biāo)編號有三位數(shù)字，第一位是所在監(jiān)測截面的編號j(j = 1,2,3,4);后兩位是主梁的編號，小號在前。例如C112表示I號監(jiān)測截面的I號主梁和2號監(jiān)主梁之間的載荷關(guān)系系數(shù)。載荷關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)被送入綜合處理模塊。
[0013]監(jiān)測應(yīng)力及其編號:監(jiān)測應(yīng)力σ (σ為實(shí)數(shù))是由應(yīng)變傳感器監(jiān)測到的實(shí)際應(yīng)力。應(yīng)力監(jiān)測模塊將同一時(shí)刻應(yīng)變傳感器測得的監(jiān)測應(yīng)力的數(shù)據(jù)送入綜合處理模塊，每個傳感器位置對應(yīng)一個監(jiān)測應(yīng)力，每一個監(jiān)測應(yīng)力都有一個三位數(shù)的位置編號作為下標(biāo)，其中第一位是所在主梁的編號i α = 1，2)、第二位是所在監(jiān)測截面的編號j (j = 1，2，3，4)、第三位是所在角位的編號m(m= 1，2，3，4)。即將監(jiān)測應(yīng)力表示為σ ijm，例如，第I號主梁(帶司機(jī)室的主梁)、第2號監(jiān)測截面(離司機(jī)室較近的中間監(jiān)測截面)、第3號角(上蓋板與外腹板的連接處)的監(jiān)測應(yīng)力表示為σ123。每個主梁有16個監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)，8個主應(yīng)變傳感器的監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)和8個輔助應(yīng)變傳感器的監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)。
[0014]二、本裝置監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)的可信度評估:
[0015]本裝置在進(jìn)入裂紋監(jiān)測程序之前，首先對監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評估?？尚哦仍u估從監(jiān)測應(yīng)力的數(shù)值范圍(簡稱“應(yīng)力范圍”)、監(jiān)測應(yīng)力之間的位置關(guān)系(簡稱“位置關(guān)系”)和監(jiān)測應(yīng)力之間的載荷關(guān)系(簡稱“載荷關(guān)系”)三個方面進(jìn)行。
[0016]應(yīng)力范圍的評估:綜合處理模塊將輔助應(yīng)變傳感器所在位置的監(jiān)測應(yīng)力值與同一時(shí)刻、同一位置的靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力和動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力值比較，即將Qij3與Yij31、Y iJ32比較，將Oij4與Yij41、Yij42比較，看其大小是否在靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力和動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力限定的范圍內(nèi)。對(i = 1，2)、(j = I, 2，3，4)，如果 I Y iJ311 ( I O iJ31 ( I Y iJ321 并且
Yij41I ( I Oij4 ( I Yij421，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力范圍滿足要求。
[0017]位置關(guān)系的評估:綜合處理模塊將同一時(shí)刻、同一主梁，到跨中距離相等的兩個監(jiān)測截面上，相同角位號的輔助應(yīng)變傳感器監(jiān)測應(yīng)力值比較，即計(jì)算比值oil3/0i43、Oil4/O i44> 0 vJ σ i33、σ i24/ σ i34°然后將各比值與相應(yīng)的位置關(guān)系系數(shù)對比，判斷是否滿足位置關(guān)系條件，即判斷以下八個不等式是否成立:
[0018]I σ il3/ σ J43-Kil41 /Kil4 ^ r, (i = I, 2)；
[0019]I σ η4/ σ i44-Kil41 /Kil4 彡 r, (i = I, 2)；
[0020]I σ i23/ σ ⑶-Ki231 /Ki23 ^ r, (i = I, 2)；
[0021 ] I ο i24/ σ i34-Ki231 /Ki23 ^ r, (i = I, 2)；
[0022]為了計(jì)算方便，令:
[0023]I σ il3/ σ ^-Kil41/Kil4 — T1143, (? — I, 2)；
[0024]I σ η4/ σ ^4-Ki 141 /Kil4 = ril44, (i = I, 2)；
[0025]I O 123/ 0 i33_Ki23 I /Ki23 — Γ?233? (? — 1，2)；
[0026]I o YiJ σ i34—Ki231 /Ki23 — ri234，(i — I, 2)；
[0027]則只需即判斷以下八個不等式是否成立:
[0028]ril43 r, (i = I, 2)；
[0029]ril44 ^ r, (i = I, 2)；
[0030]r1233 ^ r, (i = I, 2)；
[0031]r1234 ^ r, (i = I, 2)；
[0032]式中r是位置關(guān)系系數(shù)的允許相對偏差，為小于I的正數(shù)。
[0033]如果上述八個不等式都成立，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足位置關(guān)系條件。
[0034]載荷關(guān)系的評估:綜合處理模塊將同一時(shí)刻兩個主梁上相同監(jiān)測截面編號、相同角位號的輔助應(yīng)變傳感器監(jiān)測應(yīng)力值兩兩比較，即計(jì)算比值0吵1 O 2J,和σ υ4/ σ 將比較結(jié)果與相應(yīng)的載荷關(guān)系系數(shù)對比，判斷是否滿足載荷關(guān)系條件，即判斷以下八個不等式是否成立:
[0035]I σ 1J3/ σ 2J3-CJ121 /Cjl2 彡 s，(j = 1，2，3，4);
[0036]I σ 1J4/ σ 2J4-CJ121 /Cjl2 ^ s, (j = 1,2,3,4)；
[0037]為了計(jì)算方便，令:
[0038]I o 1J3/ o 2J3~CJ121 /Cjl2 = Sjl23, (j = I, 2, 3, 4)；
[0039]I σ 1J4/ σ 2J4-CJ121 /Cjl2 = sJ124, (j = I, 2, 3, 4)；
[0040]則只需即判斷以下八個不等式是否成立:
[0041]Sjl23 彡 s, (j = I, 2, 3, 4)；
[0042]Sjl24 彡 s, (j = I, 2, 3, 4)；
[0043]式中s是載荷關(guān)系系數(shù)的允許相對偏差，為小于I的正數(shù)。
[0044]如果上述八個不等式都成立，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足載荷關(guān)系條件。
[0045]如果本監(jiān)測裝置監(jiān)測應(yīng)力的應(yīng)力范圍滿足要求，并且滿足位置關(guān)系條件和載荷關(guān)系條件，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)可信度符合要求。
[0046]三、本裝置對主梁宏觀裂紋的監(jiān)測:
[0047]在本監(jiān)測裝置監(jiān)測的應(yīng)力數(shù)據(jù)可信度符合要求的條件下，綜合處理模塊將主應(yīng)變傳感器所在位置的監(jiān)測應(yīng)力值與同一時(shí)刻、同一位置的四種基準(zhǔn)應(yīng)力值比較，即將σ ijm分別與yiJm2> yiJm3> Yijm4比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該位置及附近是否存在宏觀裂紋。判斷的方法是:對(i = 1,2), (j = I, 2,3, 4)、(m = I, 2)如果監(jiān)測應(yīng)力大于或等于強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力，即Qum彡Yum4，則認(rèn)為該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近有裂紋；如果監(jiān)測應(yīng)力小于強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力且大于或等于屈服基準(zhǔn)應(yīng)力，即Yiill3S σ iJm < Y @4，則認(rèn)為應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近很可能有裂紋；如果監(jiān)測應(yīng)力小于屈服基準(zhǔn)應(yīng)力且大于動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力，即YUm2< oiJm< Yum3，則認(rèn)為應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近可能有裂紋；如果監(jiān)測應(yīng)力小于靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力，即σ@< Yuml，則認(rèn)為在該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域外兩側(cè)附近可能有裂紋；如果監(jiān)測應(yīng)力大于或等于靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力并且小于或等于動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力，即
YiJffll ^ ο iJffl ^ Yum2，則認(rèn)為該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)和周圍附近沒有裂紋。
[0048]本實(shí)用新型的效果和益處是:實(shí)時(shí)監(jiān)測疲勞敏感部位的應(yīng)力狀態(tài)、判斷裂紋存在與否。當(dāng)出現(xiàn)裂紋時(shí)發(fā)出警報(bào)，確保設(shè)備和人員的安全。采用普通應(yīng)變片監(jiān)測疲勞裂紋，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1是起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置的總示意圖。
[0050]圖2是端部監(jiān)測截面應(yīng)變傳感器布置示意圖(圖1的A-A(D-D)剖視圖)。
[0051]圖3是中間監(jiān)測截面應(yīng)變傳感器布置示意圖(圖1的B-B(C-C)剖視圖)。
[0052]圖4是主梁、監(jiān)測截面、截面四角編號示意圖。
[0053]圖5是本監(jiān)測裝置應(yīng)力范圍評估程序框圖。
[0054]圖6是同一主梁上的同類監(jiān)測截面之間位置關(guān)系評估程序框圖。
[0055]圖7是不同主梁上的同位監(jiān)測截面之間載荷關(guān)系評估程序框圖。
[0056]圖8是判斷應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域及附近是否存宏觀裂紋的程序框圖。
[0057]圖中標(biāo)記:1主梁數(shù)據(jù)采集裝置；2系統(tǒng)主機(jī)；3司機(jī)室；4小車數(shù)據(jù)采集裝置；5起升載荷傳感器；6小車；7起升機(jī)構(gòu)；8小車位置傳感器；9小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；10主梁；11輔助應(yīng)變傳感器；12主梁橫隔板；13主應(yīng)變傳感器；14主梁上蓋板；15主梁內(nèi)腹板；16主梁下蓋板；17主梁外腹板。1-1為跨度中心，I1-1I為小車軌距中心。為了能看清楚，圖中參數(shù)的下標(biāo)都用加括號的大號字書寫。

【具體實(shí)施方式】
[0058]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0059]如圖1所示，起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均安裝在小車上，小車在主梁的軌道上運(yùn)行，作用在主梁上的移動載荷是由小車車輪通過軌道傳遞的，司機(jī)室在主梁端部下方。箱形主梁內(nèi)部有橫隔板，在靠近主梁兩端端的位置，主梁高度突然變小。起升載荷傳感器安裝在起升機(jī)構(gòu)上、小車位置傳感器安裝在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)上，小車數(shù)據(jù)采集裝置安裝在小車上。A-A(D-D)截面為端部監(jiān)測截面，位于主梁端部截面突變處；B-B(C-C)截面為中間監(jiān)測截面，位于最靠近跨中的橫隔板處；主梁監(jiān)測截面上都安裝了應(yīng)變傳感器。主梁數(shù)據(jù)采集裝置安裝在主梁端部上方。系統(tǒng)主機(jī)安裝在司機(jī)室內(nèi)。
[0060]圖2和圖3給出了監(jiān)測截面上應(yīng)變傳感器的布置形式。如圖所示，箱形主梁斷面是矩形的，在同一截面上，兩個主梁的斷面互相對稱，主梁內(nèi)腹板在里側(cè)，主梁外腹板在外側(cè)。對于每個主梁的每個監(jiān)測截面，主梁內(nèi)腹板和主梁外腹板外表面靠近上、下蓋板處，各安裝了一套應(yīng)變傳感器，下部(靠近下蓋板)兩套應(yīng)變傳感器為主傳感器，安裝在主梁內(nèi)腹板、主梁外腹板與主梁橫隔板連接焊縫的最下端的對應(yīng)位置，上部(靠近上蓋板)兩套應(yīng)變傳感器為輔助傳感器，安裝在同一截面上，輔助傳感器到上蓋板的距離等于主傳感器到下蓋板的距離。
[0061]圖4給出了主梁、監(jiān)測截面和主梁矩形截面四個角的位置編號，主梁有1、2兩個編號，I號主梁下有司機(jī)室；監(jiān)測截面有1、2、3、4四個編號，圖中的A-A剖面為I號監(jiān)測截面、B-B剖面為2號監(jiān)測截面、C-C剖面為3號監(jiān)測截面、D-D剖面為4號監(jiān)測截面，其中1、4兩個監(jiān)測截面(圖中的A-A和D-D剖面)到跨度中心的距離相等，2、3兩個監(jiān)測截面(圖中的B-B和C-C剖面)到跨中的距離相等；主梁矩形截面四個角的位置(角位)有四個編號，內(nèi)腹板與下蓋板連接處為I號角位、外腹板與下蓋板連接處為2號角位、外腹板與上蓋板連接處為3號角位、內(nèi)腹板與上蓋板連接處為4號角位。
[0062]圖5、圖6、圖7、圖8給出了本監(jiān)測裝置的主要工作程序。本監(jiān)測裝置投入工作后的某一時(shí)刻:
[0063]應(yīng)力計(jì)算模塊從起升載荷傳感器得到該起升載荷的大小，從小車位置傳感器得到該時(shí)刻小車在主梁上的位置坐標(biāo)，結(jié)合事先輸入的其他相關(guān)數(shù)據(jù)，作如下計(jì)算:
[0064]①每個應(yīng)變傳感器所在位置的基準(zhǔn)應(yīng)力Y ( Y為實(shí)數(shù))。每個位置對應(yīng)I組，每組4種基準(zhǔn)應(yīng)力，按靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力、屈服基準(zhǔn)應(yīng)力和強(qiáng)度基準(zhǔn)應(yīng)力的順序排列為: Y ijml、Y ijm2、、ijm3、、ijm4，
一共32組。(見圖5、圖8)
[0065]②同一個主梁上相互對稱的監(jiān)測截面之間的位置關(guān)系系數(shù)K(K > O)。每個主梁有兩個位置關(guān)系系數(shù)，兩個主梁共有四個位置關(guān)系系數(shù)，用Kil4和Ki23表示。(見圖6)
[0066]③兩個主梁上相同編號的監(jiān)測截面之間的載荷關(guān)系系數(shù)C(C > O)。每臺起重機(jī)有四個載荷關(guān)系系數(shù)，用qi2表示。(見圖7)
[0067]應(yīng)力監(jiān)測模塊通過應(yīng)變傳感器在同一時(shí)刻測得監(jiān)測應(yīng)力σ (σ為實(shí)數(shù))，每個傳感器位置對應(yīng)一個監(jiān)測應(yīng)力，共有32個監(jiān)測應(yīng)力，用Oijm表示。(見圖5、圖6、圖7、圖8)
[0068]上述計(jì)算和監(jiān)測結(jié)果被送入綜合處理模塊，首先進(jìn)行監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)的可信度的評估，從應(yīng)力范圍、位置關(guān)系和載荷關(guān)系三個方面進(jìn)行。
[0069]圖5的程序框圖說明了可信度評估的第一項(xiàng)內(nèi)容:評估本監(jiān)測裝置監(jiān)測的應(yīng)力范圍是否滿足要求。綜合處理模塊將輔助應(yīng)變傳感器所在位置的監(jiān)測應(yīng)力值與同一時(shí)刻、同一位置的靜態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力和動態(tài)基準(zhǔn)應(yīng)力值比較，只有當(dāng)16個監(jiān)測應(yīng)力都在對應(yīng)的基準(zhǔn)應(yīng)力限定的范圍內(nèi)時(shí)，即對(i = l，2)、(j = 1，2，3，4)，如果I Yij31I ( I oiJ3 ( I Y iJ32并且
YiJ41 ( I Oij4 ( I Yu421，才認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力范圍滿足要求。具體方法是:
[0070]對i = 1、2，j = 1、2、3、4，將 σ ij3 與 γ ij31、y。32，將 σ ij4 與 γ ij41、y。42，作循環(huán)比較，最后統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果，如果監(jiān)測應(yīng)力范圍不滿足要求的結(jié)果數(shù)量等于零，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力范圍滿足要求，否則為不滿足。
[0071]圖6的程序框圖說明了可信度評估的第二項(xiàng)內(nèi)容:評估本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力是否滿足同一主梁上的同類監(jiān)測截面之間位置關(guān)系條件。綜合處理模塊計(jì)算并判斷:
[0072]ril43 = I σ π3/σ I43-Kil41/Kil4 > r, (i = I, 2)；
[0073]ril44 = I σ η4/ σ i44_Kil41/Kil4 > r, (i = I, 2)；
[0074]T1233 — I ο 123/ 0 i33_Ki231 /Ki23〉r，(i — I, 2)；
[0075]ri234 — I O 124/ 0 i34_Ki23 I /Ki23〉r，(i — 1，2)；
[0076]即判斷ril43、ril44、ri233、ri234是否大于位置關(guān)系系數(shù)的允許相對偏差r (0 < r < I)，如果是，則不滿足位置關(guān)系條件。
[0077]只有當(dāng)上述八個不等式都不成立時(shí)，才認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足位置關(guān)系條件。具體方法是:
[0078]對i = 1、2，將ril43、ril44、ri233、ri234與r作循環(huán)比較,最后統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果,如果監(jiān)測應(yīng)力不滿足位置關(guān)系條件的結(jié)果數(shù)量等于零，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足位置關(guān)系條件，否則為不滿足。
[0079]圖7的程序框圖說明了可信度評估的第三項(xiàng)內(nèi)容:評估本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力是否滿足兩個主梁上相同編號的監(jiān)測截面之間的載荷關(guān)系。綜合處理模塊計(jì)算并判斷:
[0080]Sjl23 = I ο 1J3/ ο 2J3-CJ121 /Cjl2 > s，(j = I, 2，3，4)；
[0081]Sjl24 = I σ 1J4/ σ 2J4-CJ121 /Cjl2 > s, (j = I, 2，3，4)；
[0082]即判斷Sj123和Sj124是否大于載荷關(guān)系系數(shù)的允許相對偏差s (O < s < 1)，如果是，則不滿足載荷關(guān)系條件。
[0083]只有當(dāng)上述八個不等式都不成立時(shí)，才認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足載荷關(guān)系條件。具體方法是:
[0084]對j = 1、2、3、4，將Sjl23與S、Sjl24與s作循環(huán)比較，統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果，如果監(jiān)測應(yīng)力不滿足載荷關(guān)系條件的結(jié)果數(shù)量等于零，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力滿足載荷關(guān)系條件，否則為不滿足。
[0085]當(dāng)以上三項(xiàng)內(nèi)容全部滿足要求時(shí)，則認(rèn)為本監(jiān)測裝置的監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)可信度符合要求，可以進(jìn)入主梁裂紋監(jiān)測程序。
[0086]圖8的程序框圖說明了主梁裂紋監(jiān)測的過程。綜合處理模塊將主應(yīng)變傳感器所在位置的監(jiān)測應(yīng)力值與同一時(shí)刻、同一位置的四種基準(zhǔn)應(yīng)力值比較，即將Oijm分別與YiJml、
Yijm2、Y ijm3、Y iJffl4比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該位置及附近是否存在宏觀裂紋。具體方法是:
[0087]對i = 1、2, j = l、2、3、4,m= 1、2,作循環(huán)比較判斷。
[0088]如果σ ijm彡Y ,Jffl4,則認(rèn)為該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近有裂紋；
[0089]如果Y ,Jffl3 ( σ iJm < y iJm4,則認(rèn)為應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近很可能有裂紋；
[0090]如果Y i jm2 < σ ijm < Y ijm3,則認(rèn)為應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)或上下附近可能有裂紋；
[0091]如果σ ijm < y ijml，則認(rèn)為在該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域外兩側(cè)附近可能有裂紋；
[0092]如果Y ijml ( σ ijm ^ Y ijm2,則認(rèn)為該應(yīng)變傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)和周圍附近沒有裂紋。
[0093]全部循環(huán)結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)監(jiān)測結(jié)果并輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置，包括硬件和軟件兩部分，硬件部分包括起升載荷傳感器、小車位置傳感器、主梁應(yīng)變傳感器、小車數(shù)據(jù)采集裝置、主梁數(shù)據(jù)采集裝置和系統(tǒng)主機(jī)；軟件部分包括應(yīng)力監(jiān)測模塊、應(yīng)力計(jì)算模塊和綜合處理模塊；其特征在于起升載荷傳感器安裝在起升機(jī)構(gòu)上、小車位置傳感器安裝在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)上，它們公用一個小車數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置安裝在小車上；主梁應(yīng)變傳感器安裝在腹板外側(cè)，主梁數(shù)據(jù)采集裝置安裝在王梁上；系統(tǒng)王機(jī)安裝在司機(jī)室內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于每個主梁有四個監(jiān)測截面，兩個中間監(jiān)測截面和兩個端部監(jiān)測截面，中間監(jiān)測截面位于最靠近起重機(jī)跨度中心并對稱于跨度中心的兩個橫隔板處，端部監(jiān)測截面位于主梁兩端截面突變處，端部監(jiān)測截面也對稱于跨度中心。
3.如權(quán)利要求1所述的一種起重機(jī)主梁裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于對每個主梁的每個監(jiān)測截面，應(yīng)變傳感器的布置方式是:主梁監(jiān)測截面矩形的四個角附近各安裝了一套普通應(yīng)變片式應(yīng)變傳感器，下部兩個角的應(yīng)變傳感器為主傳感器，安裝在監(jiān)測截面主梁腹板和主梁橫隔板連接焊縫的最下端對應(yīng)的主梁腹板外側(cè)，上部兩個角的應(yīng)變傳感器輔助傳感器，安裝在同一截面的主梁腹板外側(cè)上方，輔助傳感器到上蓋板的距離等于主傳感器到下蓋板的距離。
【文檔編號】B66C15/00GK204022331SQ201420506037
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】劉元利, 高巧紅, 劉 英 申請人:大連博瑞重工有限公司