探析起重機(jī)械安裝中的應(yīng)力測試技術(shù)

李偉杰

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

在對起重機(jī)械進(jìn)行使用時(shí)，可能會(huì)因?yàn)闃?gòu)件變形、磨損等問題，使起重機(jī)結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度受到影響，埋下較大的安全隱患。為保證機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)性能，確保結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度以及與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符程度，需要借助相應(yīng)技術(shù)手段實(shí)施校核處理，而應(yīng)力測試技術(shù)就是其中的一種。該項(xiàng)技術(shù)在起重機(jī)安裝以及使用校核中都有著極為突出的表現(xiàn)，值得對其展開深層次研究。

1 應(yīng)力測試原理

在對結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)值進(jìn)行獲取時(shí)，會(huì)通過對結(jié)構(gòu)應(yīng)變進(jìn)行測試的方式獲得相應(yīng)結(jié)果?？茖W(xué)的應(yīng)變測量手段，能夠在時(shí)域中高質(zhì)量完成構(gòu)件應(yīng)力最大值、平均值以及最小值等數(shù)據(jù)提取任務(wù)。在具體進(jìn)行應(yīng)變測量過程中，會(huì)運(yùn)用應(yīng)變片，通過對構(gòu)件實(shí)施動(dòng)態(tài)加載以及靜態(tài)加載的方式，運(yùn)用測量系統(tǒng)完成應(yīng)變變化規(guī)律以及大、小數(shù)值等測試。

在進(jìn)行起重機(jī)械安裝過程中，需要通過應(yīng)力測試技術(shù)對主要受力構(gòu)件試吊中的應(yīng)力與應(yīng)變情況進(jìn)行明確，并通過與理論計(jì)算值實(shí)施比較的方式，確定起重機(jī)主要受力構(gòu)件安全性是否達(dá)標(biāo)。如果在進(jìn)行安裝時(shí)，出現(xiàn)突發(fā)狀況，需要及時(shí)做出反應(yīng)，保證機(jī)械整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全性，以為后續(xù)施工開展提供可靠起重機(jī)械支持。

2 起重機(jī)械安裝中的應(yīng)力測試技術(shù)

2.1 應(yīng)變片粘貼技術(shù)

（1）原理。將應(yīng)變片（圖1）粘貼在構(gòu)件上后，如果構(gòu)件受力出現(xiàn)應(yīng)變情況，應(yīng)變片電阻也會(huì)隨之發(fā)生變化，此時(shí)只需要對電阻變化值進(jìn)行測量，便可以通過公式計(jì)算明確構(gòu)件應(yīng)變大小。

（2）粘貼原則。由于應(yīng)變片布片質(zhì)量會(huì)對應(yīng)力測試形成直接影響，所以測試人員應(yīng)明確相應(yīng)布片原則，以為應(yīng)力測試技術(shù)應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。具體原則如下：第一，應(yīng)片應(yīng)放置在應(yīng)力集中區(qū)以及均勻應(yīng)力等區(qū)域；第二，應(yīng)放置在機(jī)械使用過程中最不利工況最大應(yīng)力處；第三，放置在經(jīng)常超載或存在塑性變形等位置；第四，保證布置科學(xué)性，盡量減少應(yīng)變片粘貼數(shù)量。

圖1 應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖

（3）應(yīng)變片粘粘工藝。實(shí)施應(yīng)變片粘貼時(shí)，首先需要運(yùn)用放大鏡對應(yīng)變片展開觀察，確定應(yīng)變片表面是否存在裂縫、斷絲等問題，并要運(yùn)用萬用表對應(yīng)變片阻值實(shí)施檢測，確保應(yīng)變片可以保持在最為理想的狀態(tài)；其次運(yùn)用砂紙或角膜機(jī)對試件表面實(shí)施打磨，保證其表面光滑程度，且要運(yùn)用細(xì)砂紙對網(wǎng)紋式展開處理，運(yùn)用丙酮對試件表面進(jìn)行同一方向擦拭；再次在對版面正反面進(jìn)行確定后，需要將較為光滑的一面作為貼面，在應(yīng)變片背面滴502膠水展開粘貼施工，為保證粘貼質(zhì)量，應(yīng)在粘貼完成后，用拇指連續(xù)按住應(yīng)變片30s,擠壓出多余膠水，之后再將表面覆蓋的薄膜除去；最后將鑷子拔起應(yīng)變片引腳線，利用透明膠帶將其固定在構(gòu)件上，對導(dǎo)線、引線兩端實(shí)施焊錫。同時(shí)需要運(yùn)用萬用表，對應(yīng)變片試件絕緣電阻值與應(yīng)變片阻值實(shí)施測量。如果測試結(jié)果與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)不符，證明粘貼存在問題，需要重新進(jìn)行粘貼，直至合格為止。在測試合格后，在應(yīng)變片表面上涂抹膠水與凡士林軟膏，以防應(yīng)變片與水汽接觸，從而降低應(yīng)變片受潮可能性。

（4）測試準(zhǔn)備。通常應(yīng)變片需要經(jīng)過10～24小時(shí)之后，才可達(dá)到相應(yīng)黏合強(qiáng)度要求，所以測試人員需要為應(yīng)變片粘貼預(yù)留出足夠的時(shí)間，并做好應(yīng)變儀器調(diào)整，科學(xué)展開各觀測點(diǎn)數(shù)值變化觀察，確定應(yīng)變片是否存在零點(diǎn)漂移問題，如果存在該問題，說明西應(yīng)變片粘貼存在問題，需要重新進(jìn)行粘貼。同時(shí)會(huì)將應(yīng)變片應(yīng)變變化與電阻變化情況真實(shí)展現(xiàn)出來，需要做好應(yīng)變片滯后特性處理，要在測試之前，先反復(fù)進(jìn)行多次預(yù)先加載與卸載，確保應(yīng)變片可以保持在最佳狀態(tài)。

（5）測試分析。實(shí)施數(shù)據(jù)收集、分析，對測試全過程展開總結(jié)與評估，確定應(yīng)變或時(shí)間變化規(guī)律。一方面需將測試結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值、預(yù)期值以及理論數(shù)值實(shí)施比較；另一方面需將對比結(jié)果提升到理論層面，展開深度分析，明確其中規(guī)律。同時(shí)需對被測試件展開評價(jià)，客觀展開機(jī)械安裝質(zhì)量評估，并填寫研究報(bào)告，以為機(jī)械安裝調(diào)整提供相應(yīng)資料參考。

2.2 光測技術(shù)

光測法是以光彈性法為理論基礎(chǔ)實(shí)施的應(yīng)力檢測技術(shù)，在偏振光場中，如果雙折射效應(yīng)透明光彈性材料受到力的作用，便會(huì)形成干涉條紋，此時(shí)只需要對干涉條紋圖進(jìn)行測量與計(jì)算，便可明確受載情況下的應(yīng)力對象狀態(tài)以及變化情況，進(jìn)而完成相應(yīng)測試。在利用該種手段對檢測對象實(shí)施測試過程中，能夠?qū)ο鬆顟B(tài)變化以光信號(hào)形式呈現(xiàn)出來，可以與電子裝置形成有效兼容，整體發(fā)展?jié)摿ο鄬^大。同時(shí)因?yàn)楣饫w信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)，不會(huì)輕易受到外界各項(xiàng)因素影響，所以該項(xiàng)技術(shù)也可用于電磁干擾以及高壓干擾環(huán)境中。因?yàn)楣饫w傳輸方式損耗量相對較小，在應(yīng)力測試，尤其是遠(yuǎn)距離測試中有著不可忽視的優(yōu)勢與作用，雖然該項(xiàng)技術(shù)在起重機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用還處于初級階段，但其具有的價(jià)值卻是極為突出的，值得廣泛進(jìn)行推廣。

實(shí)施電阻式應(yīng)力測試時(shí)，為方便操作，保證測試與起重機(jī)現(xiàn)場檢驗(yàn)要求相符程度，需要不斷對應(yīng)變片連接方式進(jìn)行簡化，減少不必要的焊接環(huán)節(jié)。同時(shí)無線遙感技術(shù)的不斷完善，使得該項(xiàng)技術(shù)抗干擾能力得到了切實(shí)提升，其會(huì)逐步取代電纜有線測試，提高測試靈活度與便捷性。光纖式應(yīng)力測試結(jié)構(gòu)模型會(huì)得到不斷優(yōu)化，會(huì)更加適合起重機(jī)檢驗(yàn)。此種測試方法會(huì)使起重機(jī)在線監(jiān)測成為現(xiàn)實(shí)，是大型起重機(jī)械常用安全監(jiān)控方法。在計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)與應(yīng)用測試不斷融合的今天，應(yīng)力測試多是在起重機(jī)安裝完成后展開的，對機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部自重所形成的應(yīng)力實(shí)施檢測存在較大難度，所以檢測所得數(shù)值以試驗(yàn)加載后金屬結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力差值為主。在模擬仿真技術(shù)輔助下，會(huì)通過對結(jié)構(gòu)加載荷載前后應(yīng)力差值實(shí)施比較的方式，對測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行確定，整體測試今后會(huì)變得更加智能。

2.3 金屬記憶檢測與振動(dòng)測試

如果金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為集中，則會(huì)通過金屬記憶檢測手段，對結(jié)構(gòu)應(yīng)力實(shí)施測試。此種檢測手段屬于弱磁性檢測技術(shù)，在實(shí)際進(jìn)行測試時(shí)，并不需要對檢測對象展開磁化處理，會(huì)通過對應(yīng)力集中部分實(shí)施電磁場作用的方式，對磁記憶信號(hào)進(jìn)行展示。為保證檢測效果，在使用此種方式進(jìn)行測試過程中，如果采用磁粉實(shí)施檢測，需要做好退磁處理，以防應(yīng)力集中部位存在記憶信號(hào)，影響最終檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。

振動(dòng)測試是利用振動(dòng)特性實(shí)施的測試技術(shù)，其中振動(dòng)特性是指起重機(jī)消振能力。在具體展開振動(dòng)測試時(shí)，會(huì)將主梁跨中上蓋板處任意一個(gè)位置作為檢測點(diǎn)，并將應(yīng)變片粘貼在檢測點(diǎn)，對其實(shí)施速降處理。在此過程中，示波器會(huì)對振動(dòng)曲線以及時(shí)間曲線展開記錄，會(huì)將相應(yīng)頻率直接展示出來，進(jìn)而獲得起重機(jī)動(dòng)剛度數(shù)值。

3 結(jié)語

鑒于應(yīng)力測試對于起重機(jī)安裝所起到的重要作用，各施工企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對起重機(jī)安裝應(yīng)用測試技術(shù)的研究力度。要在對測試技術(shù)原理以及具體技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行明確的基礎(chǔ)上，按照實(shí)際檢測要求與安裝環(huán)境，將金屬記憶檢測、振動(dòng)檢測以及應(yīng)變片等檢測技術(shù)科學(xué)運(yùn)用到起動(dòng)機(jī)安裝測試之中，從而準(zhǔn)確獲得各項(xiàng)數(shù)值，明確起重機(jī)械結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度實(shí)際情況，以便展開科學(xué)布控，保證結(jié)構(gòu)安裝安全性與可靠性，進(jìn)而為起重機(jī)械使用創(chuàng)造出更加優(yōu)質(zhì)的環(huán)境與條件。