轨道连接处缺陷对起重机运行冲击系数及疲劳剩余寿命的影响

发布时间：2021-01-11 04:34

　　为了分析起重机运行过程中轨道连接处缺陷对金属结构冲击系数的影响,通过正、余弦函数分别模拟高低缺陷和间隙缺陷所引起的不平度,并提出起重机越过轨道缺陷过程的动力学模型。理论推导起重机通过轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷时的运行冲击系数方程,并将其与GB/T3811:2008和ISO8686—1:2012中方法进行形式和结果的比较,从而证明理论推导结果的正确性。基于起重机车轮尺寸及两种轨道缺陷不平度函数,分析轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷发生耦合作用的临界条件,结果表明高低缺陷在冲击过程中起主要作用,二者同时存在时可忽略间隙缺陷影响。通过试验测试满载工况下无轨道缺陷和7mm高低缺陷时主梁最危险点的应变时间历程,并计算危险点的最大应力;将理论推导的运行冲击系数应用到有限元模型中,计算在无轨道缺陷和7mm轨道高低缺陷时对应测点的最大应力值,有限元分析结果与试验测试相对误差为2.63%,从而通过工程试验验证运行冲击系数理论推导的正确性。分析轨道缺陷对起重机剩余寿命的影响发现,起重机的临界裂纹长度、疲劳剩余寿命均随着轨道高低缺陷增大而减小,而影响度随着轨道缺陷增大而增大,轨道高低缺陷增大会使运行冲击系数增... 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(14)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

地基沉陷产生的轨道故障实拍图

图1 地基沉陷产生的轨道故障实拍图产生轨道连接处缺陷过大是承轨梁变形造成的，其根本原因是车间厂房地基沉陷。沿海地区土质疏松经常会出现地基沉陷状况，造成起重机寿命急剧减小、运行安全性骤降，危及设备和工作人员安全。因此，在故障状态下，研究轨道连接处缺陷对起重机金属结构的垂直作用，不仅可以验证金属结构在轨道故障状态下的工作能力，而且可以为起重机的报废年限的估计提供理论依据。通过实地测量发生故障的铸造起重机，发现因大车轨道缺陷致使起重机在垂直方向受到冲击力大小相当于静态条件下的1.52倍，冲击频率平均5次/3 min。假设起重机每年运行300天，每天工作20 h，其中负载运行与空载运行时间相等，则基于理论分析可推断该冲击系数将导致起重机每年受到30万次较大的冲击附加载荷。因此，探究轨道缺陷对起重机运行造成的影响具有重要意义。

起重机主梁设计时具有上拱度，小车运行对起重机金属结构影响较小。根据国家标准要求，起重机轨道连接处安装误差需要小于1 mm[14]。而轨道沉陷所引起的实际连接处误差可能达到10 mm甚至更大。起重机车轮通过高低缺陷和间隙缺陷可通过不平度函数进行模拟[15],ISO 8686—1:2012对轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷模拟方法如图3所示。相对比轨道连接处缺陷而言，车轮半径r远大于轨道缺陷sh和gh，因此，轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷对起重机车轮的位移激励可通过不平度函数ξi(t)和ζi(t)进行量化，其变化规律分别近似为正弦和余弦，简化结果如图4所示。

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：2970094