起重机起升钢丝绳全程实时寿命的评估方法技术

本发明专利技术涉及一种起重机起升钢丝绳全程实时寿命的评估方法。本发明专利技术主要解决现有的起重机钢丝绳寿命评估方法存在的不能实时对钢丝绳实施全程跟踪和寿命评估及不能及时快速预警的技术问题。本发明专利技术的技术方案是：起重机起升钢丝绳全程实时寿命的评估方法，其包括下列步骤：1)采集起重机实时的运行数据；2)依据起升滑轮组的倍率m，对整个起升钢丝绳进行分段；3)计算起升机构三种状态下各分段钢丝绳所受的拉力；4)建立各分段钢丝绳在整个行程过程中拉力的力学模型；5)计算出各分段钢丝绳的应力；6)统计分析该点的实时应力变化；7)计算起升钢丝绳各分段评估点的寿命；8)对整个起升钢丝绳全程寿命进行评估；9)对起升钢丝绳提出预警。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，它属于一种利用起 重机实时监测的运行数据对钢丝绳各点的应力变化快速分析的寿命评估方法。
技术介绍
由于钢丝绳在寿命评估中其受力的复杂性，以致从上世纪50年代至今，其力学模 型与受力特性一直处于不断的修正与完善中，这些研究大多都是在忽略钢丝绳上绕组的影 响，虽然在假设钢丝绳为弹性体并发生小位移与小应变的基础上，钢丝绳的力学模型及力 学特性分析方面研究取得较多成果，但钢丝绳在绕过一个滑轮时，钢丝绳各段的应力是不 同的，所以还在不断的完善中。 起重机钢丝绳寿命评估对于保障起重机安全运行十分重要。起重机钢丝绳寿命评 估的重要依据就是应力-循环次数。而应力数据就是实际监测的应力数据，其数据量的多 少是影响劳寿命预测准确度的根本因素。目前，对钢丝绳寿命的研究主要集中在寿命的影 响因素、钢丝疲劳的微观分析使用中如何提高寿命等方面；在寿命分析方面，试验是主要的 方法，特别是关于钢丝绳疲劳断丝、断股的研究是在不同的加载和试验下获得；由于钢丝绳 受力分析困难，在钢丝绳寿命模型及预估方法方面研究较少。且大多公司都为节约成本，只 是对钢丝绳定期的检查，致使在起重机钢丝绳寿命在使用过程中还不能及时快速的预警， 发生不必要的事故。 随着社会经济的发展，起重机的使用越来越广泛，对起重机的作业效率和安全性 能要求也越来越高，应用各种技术加强起重机的安全监管和保证安全运行尤为必要。但我 国大多起重设备的钢丝绳仍没有在多运行参数的实时采集记录与存储功能的基础上且考 虑绕组的影响，对钢丝绳上点的全程应力分析；没有对在役起重机的钢丝绳实时全程跟踪 和寿命评估。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有的起重机钢丝绳寿命评估方法存在的不能实时对钢丝 绳实施全程跟踪和寿命评估及不能及时快速预警的技术问题，提供一种起重机起升钢丝绳 全程实时寿命的评估方法。该方法在起重机运行数据采集记录监测系统的基础上，分析起 重机整个工况的受力情况，获得钢丝绳吊重起升下降的载荷及在大小车运行和机构回转 下钢丝绳所受的载荷；运用实时采集起重机运行数据样本和利用绕组的不同，对起重机起 升钢丝绳分段，从而对分段上点的实时安全监测和管理，并分析该分段上点的全程应力变 化，对在役钢丝绳进行实时寿命的评估。 本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是： ，其包括下列步骤： 1)使用起重机实时监测系统采集起重机的时刻、起重量、起升高度、小车、大车运 行位置、工作速度、幅度和回转角度的实时运行数据，以获得起重机实时的运行数据；该运 行数据是由具有一定时间间隔的时刻数据组成的长时间运行数据； 2)将某时刻起重机起升钢丝绳处于起升、下降和静止三种不同状态下的钢丝绳进 行分段即依据起升滑轮组的倍率m，对整个起重机的起升钢丝绳进行分段：当起升机构采 用单联卷筒时，通过滑轮组的倍率m，即滑轮的个数，把起重机的钢丝绳分成数段，分段点为 各滑轮、卷筒与钢丝绳的切点，即m= 1时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m =2时，段数为7段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m= 3时，段数为9 段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78、L89、L91Q ;当起升机构采用双联卷筒时，将 双联卷筒简化为两个并联的单联卷筒，同单联卷筒设取分段点方法一样，把双联卷筒起重 机的起升钢丝绳分成数段，分段点为各滑轮、卷筒与钢丝绳的切点，即当m= 1时，段数为1 段，分段钢丝绳为L12，当m= 2时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m= 3时， 段数为5段，分段钢丝绳分别为112、1^、1^4山5上 56，当111 = 4时，段数为7段，分段钢丝绳分 别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m= 5时，段数为9段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、 L45、L56、L67、L78、L89、L91Q，当m= 6 时，段数为 11 段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、 L67、L78、L89、L91(i、L1(i11、L1112 ;倍率m还可以为其它的整数：m= 7、m= 8、m= 9 等； 3)依据下列公式计算起重机起升机构起升、下降和静止三种状态下各分段钢丝绳 所受的拉力，起升过程中各分段钢丝绳所受的拉力为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种起重机起升钢丝绳全程实时寿命的评估方法，其特征是：包括下列步骤： 1)使用数据监测系统采集起重机的时刻、起重量、起升高度、小车、大车运行位置、工作速度、幅度和回转角度的实时运行数据，以获得起重机实时的运行数据；该运行数据是由具有时间间隔的时刻数据组成的长时间运行数据； 2)将某时刻起重机起升钢丝绳处于起升、下降和静止三种不同状态下的钢丝绳进行分段即依据起升滑轮组的倍率m，对整个起重机的起升钢丝绳进行分段：当起升机构采用单联卷筒时，通过滑轮组的倍率m，即滑轮的个数，把起重机的钢丝绳分成数段，分段点为各滑轮、卷筒与钢丝绳的切点，即m＝1时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m＝2时，段数为7段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m＝3时，段数为9段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78、L89、L910；当起升机构采用双联卷筒时，将双联卷筒简化为两个并联的单联卷筒，同单联卷筒设取分段点方法一样，把双联卷筒起重机的起升钢丝绳分成数段，分段点为各滑轮、卷筒与钢丝绳的切点，即当m＝1时，段数为1段，分段钢丝绳为L12，当m＝2时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m＝3时，段数为5段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56，当m＝4时，段数为7段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m＝5时，段数为9段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78、L89、L910,当m＝6时，段数为11段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78、L89、L9 10、L10 11、L11 12；倍率m还可以为其它的整数：m＝7、m＝8、m＝9； 3)依据下列公式计算起重机起升机构起升、下降和静止三种状态下各分段钢丝绳所受的拉力， 起升过程中各分段钢丝绳所受的拉力为 Sm＝Sm‑1η＝……＝S1ηm‑1(2) 式中：S1——有阻力上升时，卷筒上分段钢丝绳所受拉力，S2,S3,......Sm‑1——有阻力上升时，定滑轮系上各分段钢丝绳所受拉力，Sm——有阻力上升时，均衡滑轮上钢丝绳所受拉 力；Q——实时监测起吊重物重量；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；η——滑轮的效率； 上升过程中各分段钢丝绳所受拉力为式中：n——滑轮效率的个数，n取1,2,……m；Sp——上升过程中各分段钢丝绳所受拉力；Q——实时监测起吊重物重量；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；η——滑轮的效率； 下降过程中各分段钢丝绳所受的拉力为 式中：S′1——有阻力下降时，卷筒上分段钢丝绳所受拉力，S'2,S′3,......S'm‑1——有阻力下降时，定滑轮系上各分段钢丝绳所受拉力，S'm——有阻力下降时，均衡滑轮上钢丝绳所受拉力；Q——实时监测起吊重物重量；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；η——滑轮的效率； 下降过程中各分段钢丝绳所受拉力为式中：n——滑轮效率的个数，n取1,2,……m；S'p——下降过程中各分段钢丝绳所受拉力；Q——实时监测起吊重物重量；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；η——滑轮的效率； 起升机构静止过程中各分段钢丝绳所受拉力为式中：Sp'——起升机构静止过程中各分段钢丝绳所受拉力；m——滑轮组的倍率；Q——实时监测起吊重物重量；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2； 4)对采集的实时运行数据进行预处理，建立起重机的各分段钢丝绳在起升下降、小车大车及回转机构运行的整个行程过程中拉力的力学模型：即 式中：n——滑轮效率的个数，n取1,2,……m；T起升——分段钢丝绳所受的实时起升拉力；Q——实时监测起吊重物重量；η——滑轮的效率；φ2——起升载荷系数；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；Sp——上升过程中各分段钢丝绳所受拉力； 式中：T机构运行——小车、大车或回转机构水平运行时分段钢丝绳所受的实时拉力；P——分段钢丝绳所受的水平惯性力；Sp'——起升机构静止(不升降)过程中各分段钢丝绳所受拉力； 式中：n——滑轮效率的个数，n取1,2,……m；T下降——分段钢丝绳所受的实时下降拉力；Q——实时监测起吊重物重量；η——滑轮的效率；φ2——起升载荷系数；f——卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起升机构采用双联卷筒时f取2；S'p——下降过程中各分段钢丝绳所受拉力； 5)根...

【技术特征摘要】
1. 一种起重机起升钢丝绳全程实时寿命的评估方法，其特征是：包括下列步骤： 1) 使用数据监测系统采集起重机的时刻、起重量、起升高度、小车、大车运行位置、工作 速度、幅度和回转角度的实时运行数据，以获得起重机实时的运行数据；该运行数据是由具 有时间间隔的时刻数据组成的长时间运行数据； 2) 将某时刻起重机起升钢丝绳处于起升、下降和静止三种不同状态下的钢丝绳进行分 段即依据起升滑轮组的倍率m，对整个起重机的起升钢丝绳进行分段：当起升机构采用单 联卷筒时，通过滑轮组的倍率m，即滑轮的个数，把起重机的钢丝绳分成数段，分段点为各滑 轮、卷筒与钢丝绳的切点，即m= 1时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m= 2 时，段数为7段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m= 3时，段数为9段，分 段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78、L89、L91(l ;当起升机构采用双联卷筒时，将双联 卷筒简化为两个并联的单联卷筒，同单联卷筒设取分段点方法一样，把双联卷筒起重机的 起升钢丝绳分成数段，分段点为各滑轮、卷筒与钢丝绳的切点，即当m= 1时，段数为1段， 分段钢丝绳为L12，当m= 2时，段数为3段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34，当m= 3时，段 数为5段，分段钢丝绳分别为112、1^、1^4上45上 56，当111 = 4时，段数为7段，分段钢丝绳分别 为L12、L23、L34、L45、L56、L67、L78，当m= 5 时，段数为 9 段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、 L56、L67、L78、L89、L91Q，当m= 6 时，段数为 11 段，分段钢丝绳分别为L12、L23、L34、L45、L56、L67、 L78、L89、L9 1(l、L1(ln、Ln12 ;倍率m还可以为其它的整数：m= 7、m= 8、m= 9 ; 3) 依据下列公式计算起重机起升机构起升、下降和静止三种状态下各分段钢丝绳所受 的拉力， 起升过程中各分段钢丝绳所受的拉力为sm =n........SiC 式中4--有阻力上升时，卷筒上分段钢丝绳所受拉力，S2，S3,……Sm--有阻力 上升时，定滑轮系上各分段钢丝绳所受拉力，Sm-有阻力上升时，均衡滑轮上钢丝绳所受 拉力；Q--实时监测起吊重物重量；f--卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1， 当起升机构采用双联卷筒时f取2 ;n--滑轮的效率； 上升过程中各分段钢丝绳所受拉力为式中：n--滑轮效率的个数，n取1，2,……m;Sp--上升过程中各分段钢丝绳所受拉 力；Q--实时监测起吊重物重量；f--卷筒类型，当起升机构采用单联卷筒时f取1，当起 升机构采用双联卷筒时f取2 ;n--滑轮的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高崇仁，王爱红，张彦，殷玉枫，高有山，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14