90 0 t造船龍門起重機主梁自重應力測試及分析

江愛華 王偉雄 高海生 王新華 齊 凱（廣州市特種機電設備檢測研究院 廣州 510180）

90 0 t造船龍門起重機主梁自重應力測試及分析

江愛華 王偉雄 高海生 王新華 齊 凱
（廣州市特種機電設備檢測研究院 廣州 510180）

對某港口一臺在建900t造船龍門起重機，進行了主梁自重應力測試研究。以測試主梁分段平放在胎架上作為測試基點，通過應力測試，得到了起重機主梁在抬吊過程中產生的自重應力和自振頻率。結果表明，隨著測試主梁兩端提升油缸的逐漸加力，主梁跨中產生的自重應力逐漸增加，并與提升力成線性關系；在整個提升過程中，主梁自振頻率維持在0.1Hz以內。

龍門起重機 主梁 自重應力 應力測試

造船龍門起重機主要用于造船廠制造船體的場合，用于船體分段的升降、吊運、空中翻轉及分段合攏等動作，以適應造船工藝的需要。某造船基地在建的一臺900t龍門起重機，主梁底部高76m，跨度176m，剛性腿為變截面箱式結構，柔性腿為人字形結構。現對該龍門起重機進行自重應力測試，以測試主梁分段平放在胎架上作為測試基點，測試其提升過程中產生的自重應力大小。

1 測點布置

主梁長183m，寬11m，高12m，單梁寬4.3m，測試選取主梁跨中截面，Q345如圖1（a）所示，測點位置和編號如圖1（b）所示。

圖1 測試主梁及其位置示意圖

2 測試結果與分析

在提升主梁過程中，提升鋼絲繩逐漸加力，先施力40%，持續5min，觀察主梁有無異常，再施力60%，逐次加力直至主梁被完全提升。結合所測主梁微應變，根據應力應變公式轉換成應力，結果如圖2所示。

圖2 主梁提升過程產生的自重應力

從圖2可以看出，當主梁被完全提升之后，最終主梁產生的自重應力分別為52.9MPa和56.12MPa。

對自重應力數據進行頻譜分析，結果如圖3所示，可見，主梁所測自重應力頻率在0.1Hz以內。

圖3 所測應力頻譜分析

當提升鋼絲繩施力40%時，主梁內產生的自重應力分別為10.56MPa和14.08MPa；提升鋼絲繩施力60%時，主梁內產生的自重應力分別為17.55MPa和21.34MPa；提升鋼絲繩施力80%時，主梁內產生的自重應力分別為33.72MPa和37.77MPa；提升鋼絲繩施力100%時，主梁內產生的自重應力分別為52.9MPa和56.12MPa。將提升鋼絲繩施力與主梁產生的自重應力建立關系圖，如圖4所示。

圖4 提升鋼絲繩施力與自重應力的關系

由圖4可以看出，提升鋼絲繩的施力與主梁自重應力具有一定的線性關系，隨著提升鋼絲繩逐漸施力，主梁內部產生的自重應力逐漸增加，且兩根主梁產生的自重應力相差不大，在整個施力過程中，Ⅱ梁比Ⅰ梁自重應力大4MPa左右，說明兩根主梁在提升過程中沒有產生較大的變形。

通過應力測試得到起重機主梁自重應力的大小，在起重機吊載和維修過程中具有非常重要的作用。

1） 當起重機工作時，可以計算得到起重機主梁在額載和動載作用下的絕對應力，這是衡量起重機能否正常工作的重要指標；

2） 起重機主梁在使用中出現的故障難以通過直觀檢查出來，在已知自重應力大小的前提下，通過應力測試能有效的發現故障，為改造修復提供依據。

3） 起重機主梁金屬結構設計是否合理，可以通過力學模型進行簡化計算，對比測試所得的自重應力值，來進行主梁的校核設計，同時也可以改進設計。

應力測試是研究起重機主梁強度、剛度等指標的重要手段。事實證明，在已知自重應力的前提下進行應力測試，對于起重機設計、制造和故障診斷有很重要的作用。

3 結論

通過對龍門起重機主梁進行自重應力測試發現，主梁自重應力值隨著提升鋼絲繩施力的增加而增大，并且與提升力成線性關系。另外，自重應力在故障診斷、維修改造和設計校核中有很重要的作用。

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5 胡東明.基于模糊集合的龍門起重機支腿設計.中國特種設備安全[J] ,2013,29（06):12～14

Gravity Stress Testing for the 900t Shipbuilding Gantry Crane

Jiang Aihua Wang Weixiong Gao Haisheng Wang Xinhua Qi Kai
(Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection ＆ Testing Guangzhou 510180)

Abstrsctthe gravity stress testing is taked for the 900t shipbuilding gantry crane in a constructing port,fl ating the main gantry segment on the rack is taked the testing basis,through the stress testing,the gravity stress and vibration

frequency are produced in the crane girder lifted, The results show that with the test girder gradually augmented, the main girder gravity stress generated gradually increased, and with the lifting force is linear; throughout the upgrade process, the main girde vibration frequency maintainedat 0.1Hz or less.

Gantry cranes Girder Gravity stress Stress test

X924.3

B

1673－257X(2014)10－55－02

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.10.014

江愛華（1983～),男,碩士,工程師,從事起重機結構安全檢測及研發。

2014-04-02）