一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于起重设备技术领域。目的是提供一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置及方法，该系统能在线监测起重机工作过程中的超载运行情况、螺栓状态情况以及主梁与端梁连接位置宏观裂纹情况，具有对监测信息安全评估功能、报警功能，可以为起重机的安全运行提供可靠的依据，避免和减少安全事故的发生。技术方案是：一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，包括悬挂在吊钩下的重量传感器、安装在主梁下盖板底面中间位置的若干个主梁应变传感器、一一安装在端梁腹板与连接板及主梁连接的螺栓上的螺栓紧固力传感器、安装在端梁腹板上的若干个端梁应变传感器以及对采集到的数据进行处理的综合处理系统主机。

A metal structure safety monitoring device and method for electric single girder bridge crane

The invention belongs to the technical field of the lifting equipment. The purpose is to provide an electric single beam bridge type lifting machinery metal structure safety monitoring device and method. This system can monitor the overload operation of the crane, the state of the bolt and the macro crack in the connection position of the main beam and the end beam. It has the function of safety assessment and alarm function of the monitoring information. In order to provide reliable basis for the safe operation of cranes, avoid and reduce the occurrence of safety accidents. The technical scheme is: an electric single beam bridge type lifting machinery metal structure safety monitoring device, including the weight sensor suspended under the hook, several beam strain sensors installed in the middle of the bottom of the main beam, and the bolt fastening force mounted on the bolts connected by the end beam web and the connecting plate and the main beam. Sensors, several end-beam strain sensors mounted on end-beam webs, and the host computer of an integrated processing system for processing the collected data.

【技术实现步骤摘要】
一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置及方法
本专利技术属于起重设备
，涉及一种电动单梁桥式起重机械金属结构的安全监测系统。
技术介绍
起重机械是建筑工程、冶金工业、电力工业等领域重要的施工机械，其自身结构蕴含的危险因素较多，是极易发生安全事故的特种设备之一。一般情况下普通起重机寿命约为20～30年，在服役过程中受到吊重荷载、疲劳和材料老化等因素的影响，同时随着现代工业生产日益向大规模、高效率发展,起重机的工作日趋繁重,超载使用的情况时有发生，由此造成的金属结构损伤不可避免地产生积累。起重机使用一定年限后,其金属结构往往在焊接热影响区域、螺栓连接处等较大应力集中处产生严重损伤。这些结构损伤对结构的承载能力产生重大影响，而起重机一般体型巨大、成本较高,一旦发生事故,将造成巨大的生命和财产损失,甚至导致群死群伤等灾难性事故。据统计起重机械事故数量连续五年高居各类特种设备事故首位，造成停工停产所带来的经济损失也越来越大。起重机根据结构主要分为桥式起重机、门式起重机及臂架类起重机等，其中电动单梁桥式起重机主要由主梁、端梁、电动葫芦、电气设备等组成，其中端梁与主梁通过高强度螺栓连接。电动单梁桥式起重机在工作运行时引起金属结构失效的主要原因有(1)超载运行：起重机超载使用会引起起重机钢结构主梁下挠弯曲严重，可能会出现钢丝绳被拉断、主梁与端梁连接位置发生结构损伤，严重时会导致主梁与端梁连接位置发生断裂，主梁和吊重直接坠落。(2)螺栓松动：电动单梁桥式起重机长期负载运行过程中，由于振动、超载等原因端梁与主梁连接的螺栓经常会发生松动，导致此处结构产生不稳定性，局部受力过大，同时可能会导致连接位置处疲劳裂纹的产生，降低连接强度。(3)端梁与主梁连接位置产生裂纹：电动单梁桥式起重机端梁螺栓连接位置处存在较大的应力集中，在长期载荷与振动作用下，容易产生疲劳裂纹影响结构强度，严重时裂纹扩展导致端梁连接位置处发生断裂。目前我国针对电动单梁桥式起重机的安全运行主要保障方法以定期检验、日常维护为主，采用的技术手段多为目测、感观判断、停机测量、磁粉探伤等。该类安全保障技术仅检测了起重机非工作状态下的部分几何量、物理量，无法对起重机的运行安全状况进行监测，缺乏对突发事故的预防机理；对于主梁与端梁连接位置的螺栓松动情况，目前日常维护主要通过螺母标记识别等宏观方法检测，缺乏定量的螺栓松动状态监测，并且需要检验、作业人员爬到起重机连接处进行检验，具有一定的危险性。对于主梁与端梁连接位置的裂纹情况，由于连接位置结构的限制等原因，裂纹不易直观的观察到；同时起重机运行工况的复杂性，连接处裂纹的产生具有随机性，通过定期检验的磁粉探伤等方法检测到该位置处的裂纹具有一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题，提供一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置及方法，该系统能在线监测起重机工作过程中的超载运行情况、螺栓状态情况以及主梁与端梁连接位置宏观裂纹情况，具有对监测信息安全评估功能、报警功能，可以为起重机的安全运行提供可靠的依据，避免和减少安全事故的发生。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，包括悬挂在吊钩下的重量传感器、安装在主梁下盖板底面中间位置的若干个主梁应变传感器、一一安装在端梁腹板与连接板及主梁连接的螺栓上的螺栓紧固力传感器、安装在端梁腹板上的若干个端梁应变传感器以及对采集到的数据进行处理的综合处理系统主机。所述螺栓紧固力传感器安装在端梁的腹板、连接板与主梁连接的螺栓上，布置在主梁和垫片之间，沿端梁长度方向以2个为一组关于连接板的对称面对称安装。作为优选，所述端梁应变传感器共4片安装在端梁腹板上，沿端梁长度方向分别以2片为一组关于连接板的对称面对称安装。上方的端梁应变传感器与下方螺栓的安装位置高度相同；4片端梁应变传感器距离连接板的对称面有相同的距离。采用电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置进行监测的方法，其中监测螺栓状态的方法是：通过螺栓紧固力传感器采集同一组的2个螺栓的预紧力，接着将采集到的螺栓预紧力Fi与螺栓预紧力阀值F0进行比对：当Fi<F0时，则判定i号螺栓处于松动状态，i＝1,2；螺栓预紧力阀值F0＝Fm/vFm为螺栓额定预紧力v为螺栓安全系数，取1.1-1.2。当Fi≥F0时，判断螺栓状态方法是：(1)当1/v<F1/F2<v时,判定1、2号螺栓状态正常；(2)当F1/F2>v，判定1号螺栓状态存在异常情况；(3)当F1/F2<(1/v)，判定2号螺栓状态存在异常情况。对端梁腹板连接位置宏观裂纹的监测评估按如下步骤进行：(1)对监测应力进行初始判断，如果σij≥[σ]，则相应监测位置应力超标；(2)如果σij＜[σ]，1)如果1/ni<ki<ni,则监测位置应力正常；2)如果1/n2<k2<n2,当k1<1/n1，且K>1.0，说明端梁应变传感器4-1监测位置附近有可能存在宏观裂纹；当k1>n1，且K<1.0，说明端梁应变传感器4-2监测位置附近有可能存在宏观裂纹；3)如果1/n1<k1<n1,当k2>n2，且K>1.0，说明端梁应变传感器4-3监测位置附近有可能存在宏观裂纹；当k2<1/n2，且K<1.0，说明端梁应变传感器4-4监测位置附近有可能存在宏观裂纹；4)如果k1<1/n1，k2>n2，K>1.0，说明从端梁应变传感器4-1到4-3监测区域可能存在宏观裂纹；5)如果k1>n1，k2<1/n2，K<1.0，说明从端梁应变传感器4-2到4-4监测区域可能存在宏观裂纹；其中：许用应力[σ]第一应力状态系数k1＝σ11/σ12第二应力状态系数k2＝σ21/σ22相对应力状态参数K＝(σ21-σ11)/(σ22-σ12)σij(i＝1,2；j＝1,2)为4片端梁应变传感器监测的应力；编号规律为自上往下为i，i＝1,2；沿端梁长度方向从左往右的位置编号为j,j＝1,2。其中n1、n2为第一安全评估参数和第二安全评估参数，均大于1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、螺栓紧固力传感器采用扁圆柱形传感器，通过垫片、螺母进行组合安装，使得端梁、主梁、传感器的结构连接稳定，可定量监测电动单梁桥式起重机螺栓连接的紧固力，从而判断连接状态情况。2、宏观裂纹评估模块，端梁应变传感器布置方式简单，评估方法合理，可实现直接对端梁腹板连接位置宏观裂纹的监测。附图说明图1为本专利技术中的系统结构示意图。图2为本专利技术中的主梁应变传感器和重量传感器安装位置示意图。图3为本专利技术中的螺栓紧固力传感器安装位置示意图(图2中的A-A剖视结构图)。图4为图2中的B-B剖视结构图。图5为图3中的C-C剖视结构图。图6为本专利技术中的应力计算模块的预设裂纹示意图。图7为图7中的D部放大结构示意图。图8为本专利技术中的宏观裂纹评估模块流程示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，包括悬挂在吊钩下的重量传感器(1)、安装在主梁下盖板底面中间位置的若干个主梁应变传感器(2)、还包括一一安装在端梁腹板(13)与连接板(14)及主梁(15)连接螺栓(16)上的螺栓紧固力传感器(3)、安装在端梁腹板上的若干个端梁应变传感器(4)以及对采集到的数据进行处理的综合处理系统主机(6)。

【技术特征摘要】
1.一种电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，包括悬挂在吊钩下的重量传感器(1)、安装在主梁下盖板底面中间位置的若干个主梁应变传感器(2)、还包括一一安装在端梁腹板(13)与连接板(14)及主梁(15)连接螺栓(16)上的螺栓紧固力传感器(3)、安装在端梁腹板上的若干个端梁应变传感器(4)以及对采集到的数据进行处理的综合处理系统主机(6)。2.根据权利要求1所述的电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，其特征在于：所述螺栓紧固力传感器安装在端梁的腹板、连接板与主梁连接的螺栓上，布置在主梁和垫片之间，沿端梁长度方向以2个为一组关于连接板的对称面(14-1)对称安装。3.根据权利要求2所述的电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，其特征在于：所述端梁应变传感器共4片安装在端梁腹板上，沿端梁长度方向分别以2片为一组关于连接板的对称面对称安装。4.根据权利要求3所述的电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置，其特征在于：上方的端梁应变传感器与下方螺栓的安装位置高度相同；4片端梁应变传感器距离连接板的对称面有相同的距离。5.采用权利要求1所述的电动单梁桥式起重机械金属结构安全监测装置进行监测的方法，其中监测螺栓状态的方法是：通过螺栓紧固力传感器采集同一组的2个螺栓的预紧力，接着将采集到的螺栓预紧力Fi与螺栓预紧力阀值F0进行比对：当Fi<F0时，则判定i号螺栓处于松动状态，i＝1,2；螺栓预紧力阀值F0＝Fm/vFm为螺栓额定预紧力v为螺栓安全系数，取1.1-1.2。当Fi≥F0时，判断螺栓状态方法是：(1)当1/v<F1/F2<v时,判定1、2号螺栓状态正常；(2)当F1/F2>v，判定1号螺栓状态存在异常情况；(3)当F1/F2<(1/v)，判定...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌张伟，王敏，唐萍，马溢坚，王松华，蒋政培，李超，
申请(专利权)人：浙江省特种设备检验研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33