关于门式起重机金属结构应力测试及分析

陈国栋　吴鹏

摘要：在门式起重机的应用中，其金属结构承载力一直以来都是相关工作人员关注的重点。对起重机结构承载力进行科学检验的有效方式便是应力测试。文章主要是对起重机的金属结构应力进行了具体测试及分析研究，从而更为准确的对起重机的实际承载力全面掌握。

关键词：起重机；应力测试；分析

前言

门式起重机在其日常运用中，如果出现超负荷承载或是使用错误的情况，那么则会对其内部的金属结构产生极为不利的影响，导致整个结构出现塑性变形、承载力下降的问题。所以，通過应力测试对起重机的内部结构承载力进行明确测定极为重要。

1.门式起重机金属结构的应力测试

1.1 危险横截面的明确

1.1.1 跨中下盖板及悬臂根部处

跨中下盖板主要是指在跨度中心线两侧四分之一的小车轴距部分，当起重机的小车达到至跨度中间位置时，此时的弯矩值则到达最大。而又因为跨内梁的截面大小是相等的，因此此处将会出现最大的正应力。而且主应力与主梁的方式属于一致，上下盖板分别受到挤压及拉伸作用影响。

悬臂根部：当小车到达至有效悬臂处时，在其根部位置出现弯矩值最大，此时此截面应力的最大点在于小车的轨道周边，且存在着弯曲正应力，其剪应力应为最大值。同样的，主应力与主梁的方向相同，上下盖板受到拉伸、挤压作用[1]。

1.1.2 六分之一～四分之一跨处

最大应力幅值的最大处在于主腹板及上盖板两者的接缝处，也就是指最大及最小应力值之差。主要是当小车运行至有效悬臂处时，在跨度内部引起正弯矩而出现的应力。在曲线上该店的切线斜率与弯矩斜率应保持一致。在此位置上会出现弯曲形态的正应力、挤压应力及较大的剪应力。（详见图1）。

1.1.3 水平轨道的主腹板处及支腿处

对于一些存在水平轮的门式起重机而言，其主腹板及下盖板之间的接缝处应该是会存在着较大的弯曲拉应力，主要包括：因水平轮通过二产生的挤压应力、弯曲应力等。

另外，对于一些在两个方向上均会呈现出线性变化的截面支腿而言，距离其下端月三分之二高处的截面应该属于支腿的计算面，此截面将会受到较大的压力与弯曲，应力值较大。支腿下截面不仅仅是起重机的支撑所在，同时也是有效连接下横梁的一个重要面。因此此截面的强度值将会对起重机的具体承载、稳固性产生极大的影响。

1.1.4 下横梁

下横梁的主要存在作用为对起重机的日常状态下的压、拉及弯曲型的应力予以承受。下横梁在支腿平面截面上会产生压应力、弯曲应力。而跨中截面则会受到因弯矩应力、拉应力而产生剪应力。

1.2.应变片的布置

1.2.1 主梁跨中及悬臂根部

在主梁跨中处，由于钢板的抗拉力与抗压力相比较小，所以应将应变片放置于下盖板的表面处，且确保其与下盖板边缘处之间距离为200mm，方向则与主梁方向保持相同。另外，在悬臂根部，其应变片的放置位置应为此处的盖板之上，与小车轨道、支腿外部之间的距离应均为10mm，方向则应与主梁相同。

1.2.2 跨端

因为此处的主应力其自身方向不是稳定而是有所变化的，所以需在此处进行应变花的粘贴。应变花的三片应变片所处方向与主梁之间的角度应为0°、45°及90°。在主腹板表面进行应变花的粘贴，且与上盖板及主腹板的接缝相隔约10mm。在进行应力测定时，应选取存在应力增幅最大的应变片所采集到的数值[2]。

1.2.3 水平轨道的主腹板处及支腿处

在主腹板与水平轮轨道相距10mm的位置应进行应变片的粘贴，其方向应与主悬梁呈垂直。而在1/6～1/4跨处的主腹板与水平轮轨道相隔约10mm处，则应进行应变花的放置，应变花的1片应变片所处地方向应与主梁保持平行状态。

在离支腿2/3高度与支腿腹板相距约10mm的位置应进行应变片的黏贴放置，其方向应与支腿相同。同时在支腿下截面翼缘板与腹板相距10mm处也应进行应变片的黏贴，其方向同样是与支腿相同。

1.2.4 下横梁处

在下横梁及支腿相连处应进行应变片的黏贴，且与法兰之间的距离应为10mm，方向则与下横梁相同。在横梁的跨中处还应进行应变花的黏贴，其方向应与下横梁之间构成0°、45°及90°角。

2.应力测试分析

第一，如果在对危险截面的应力进行测定后发现其与具体数值与设计标准值相比较小，那么则表明此截面是能够达到强度要求标准的。相反的是，如果最终的测定值与设计标准值相比较大，那么可能此起重机的内部结构存在轻微裂缝等问题，应立即对其采取有效解决措施。

第二，如果最终的空载回零误差偏大，那么起重机的内部结构则可能存在变形或是裂缝等运行问题，也应立即对其采取科学有效的检查维修措施。

第三，在同一个截面上，如果翼缘板自身的应力值比腹板应力要小，那么可能就表明此金属结构在截面上存在异常状况，需立即对其导致原因进行查明分析，及时找出异常问题并予以有效解决。

3.结语

对门式起重机的金属结构进行较为全面的应力测试，明确其较为重要的几个危险界面予以分析研究，能够帮助相关工作人员更为准确的对起重机承载力进行明确掌握，同时对机械设备运行中存在着的异常问题隐患明确查找，及时科学的对一些安全隐患彻底消除，进一步增强起重机运行安全性，为相关工程的顺利建设施工提供极为有效的帮助，充分发挥起重机其自身的功能。

参考文献：

[1]洪正，王松雷.门式起重机金属结构应力测试及分析[J].机械研究与应用，2012，（6）：81-83.

[2]刘柏清.电动单梁起重机主梁应力测试分析[J].起重运输机械，2014，（10）：82-85.