一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法，该方法包括如下步骤：S1：起重机轮轨副易损伤位置的确定；S2：易损伤位置声波能量的实时采集；S3：易损伤位置能量极限偏差值的确定；S4：声能谱中等差区间的确定；S5：基于声能量等差区间反馈的轮轨副损伤监测。本发明专利技术通过声能量等差区间的形式来对起重机轮轨的损伤程度进行定量检测，该方法求解精度高，对于实现起重机轮轨损伤监测具有重要的现实意义。重要的现实意义。重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法


[0001]本专利技术涉及起重机轮轨损伤监测
，特别涉及一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法。

技术介绍

[0002]大型起重机是我国港口货运的重要利器，在促进海洋经济发展过程起到了巨大的推动作用。目前，大型起重机正朝着操作智能化、结构轻量化、荷载大型化的方向迅猛发展，其背后的运行安全问题也逐渐进一步凸显。起重机轮轨是支撑大型起重型完成行走动作的重要机构，但在使用过程中常常会发生磨损咬轨等现象，故对其损伤情况进行实时监测是必要的。
[0003]目前，国内外对于起重机轮轨损伤情况的监测方法主要停留在通过肉眼观察或视觉判断的方法，对损伤的定量化评价还远不能达到。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法，旨在通过声能量等差区间的形式来精确探测轮轨的损伤程度，实现实时工况环境下大型起重机行走机构的在线精确监测。
[0005]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法，包括如下步骤：
[0006]S1：起重机轮轨副易损伤位置的确定
[0007]建立起重机轮轨副的三维模型，然后将三维模型导入到有限元分析软件中，设置轮轨之间的接触形式与材料的性能参数，以四面体网格的形式划分轮轨装配结构的网格，并施加工况条件下最恶劣的工况载荷条件，完毕后开启后处理求解，对轮轨结构的最大等效应力进行求解，进而可以获取起重机轮轨副的最易损伤的位置点及对应的定性损伤程度，对有限元软件分析所获得的位置点进行标记，标号为i,i＝1,2,3...,Q,Q为有限元软件分析所获得的所有的位置点的个数；
[0008]S2：易损伤位置声波能量的实时采集
[0009]在S1中确定的易损伤位置点的基础上，对起重机轮轨易损伤位置布置声波能量传感器，对实际工况条件下易损伤位置的声波能量I
it
进行实时采集(i为易损伤位置的标号，i＝1,2,3...,Q，Q为有限元软件分析所获得的所有位置点的个数，t为时刻点，t＝1,2,3...,N)；
[0010]S3：易损伤位置能量极限偏差值的确定
[0011]在S2中实时采集的声波能量I
it
的基础上，代入下式对每个易损伤位置能量极限偏差值P
it
进行求解。
[0012][0013]其中，P
it
为第i号位置在t时刻点的易损伤位置能量极限偏差值；t为时刻点，α
i
为第i号位置的最大集中应力等数值，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，β
i
为第i号位置的最小集中应力等数值，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，C(I
it
)
max
为第i号位置在过往所有时刻的所有声波能量的最大值，C(I
it
)
min
第i号位置在过往所有时刻的所有声波能量的最小值；
[0014]S4：声能谱中等差区间的确定
[0015]在S3中确定的易损伤位置能量极限偏差值P
it
的基础上，代入下式对声能谱的等差区间值C
i
进行求解
[0016][0017]其中，C
i
为声能谱的等差区间，t为时刻点，I
it
为实际工况条件下易损伤位置的声波能量(i为易损伤位置的标号，i＝1,2,3...,Q，Q为有限元软件分析所获得的所有位置点的个数，t为时刻点，t＝1,2,3...,N)，P
it
为第i号位置在t时刻点的易损伤位置能量极限偏差值，为所有过往时刻的P
it
的均值；
[0018][0019]S5：基于声能量等差区间反馈的轮轨副损伤监测
[0020]将S4中计算获得的等差区间值C
i
代入下式，对校正应力值进行求解；
[0021][0022]其中，为第i个易损伤位置的校正应力值，K为经验参数，为第i号位置的初始等效最大应力值，由S1中的有限元分析获取，C
i
为声能谱的等差区间，然后将计算得到的代入下式对轮轨副的损伤状况值S
i
进行求解；
[0023][0024]其中，S
i
为第i号位置的轮轨副损伤状态值，C1，m1为起重机移动轮所对应的材料疲劳相关系数，C2，m2为起重机轨道所对应的材料疲劳相关系数，为第i号位置的初始等效最大应力值，为第i个易损伤位置的校正应力值。
[0025]本专利技术的有益效果是，通过声能量等差区间的形式来对起重机轮轨的损伤程度进行定量检测，精确探测起重机轮轨的损伤程度，实现对起重机轮轨的损伤程度实时监测，为起重机轮轨的评估、保养以及更换提供数据支持。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的方法步骤示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0028]实施例：参考图1，一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法，包括如下步骤：
[0029]S1：起重机轮轨副易损伤位置的确定
[0030]在Pro
‑
E软件中建立起重机轮轨副的三维模型，然后将三维模型导入到有限元分析软件ANSYS中，设置轮轨之间的接触形式与材料的性能参数，以四面体网格的形式划分轮轨装配结构的网格，并施加工况条件下最恶劣的工况载荷条件，完毕后开启后处理求解，对轮轨结构的最大等效应力进行求解，进而可以获取起重机轮轨副的最易损伤的位置点及对应的定性损伤程度，对有限元软件分析所获得的位置点进行标记，标号为i,i＝1,2,3...,Q,Q为有限元软件分析所获得的所有的位置点的个数。
[0031]S2：易损伤位置声波能量的实时采集
[0032]在S1中确定的易损伤位置点的基础上，对起重机轮轨易损伤位置布置声波能量传感器，对实际工况条件下易损伤位置的声波能量I
it
进行实时采集(i为易损伤位置的标号，i＝1,2,3...,Q，Q为有限元软件分析所获得的所有位置点的个数，t为时刻点，t＝1,2,3...,N)。
[0033]S3：易损伤位置能量极限偏差值的确定
[0034]在S2中实时采集的声波能量I
it
的基础上，代入下式对每个易损伤位置能量极限偏差值P
it
进行求解。
[0035][0036]其中，P
it
为第i号位置在t时刻点的易损伤位置能量极限偏差值，表征损伤位置裂尖能量的变化幅度；t为时刻点，α
i
为第i号位置的最大集中应力等数值，表示易损伤位置的能量累积程度，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，β
i
为第i号位置的最小集中应力等数值，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，C(I
it
)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声能量等差区间的起重机轮轨损伤监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：起重机轮轨副易损伤位置的确定建立起重机轮轨副的三维模型，然后将三维模型导入到有限元分析软件中，设置轮轨之间的接触形式与材料的性能参数，以四面体网格的形式划分轮轨装配结构的网格，并施加工况条件下最恶劣的工况载荷条件，完毕后开启后处理求解，对轮轨结构的最大等效应力进行求解，进而可以获取起重机轮轨副的最易损伤的位置点及对应的定性损伤程度，对有限元软件分析所获得的位置点进行标记，标号为i,i＝1,2,3...,Q,Q为有限元软件分析所获得的所有的位置点的个数；S2：易损伤位置声波能量的实时采集在S1中确定的易损伤位置点的基础上，对起重机轮轨易损伤位置布置声波能量传感器，对实际工况条件下易损伤位置的声波能量I
it
进行实时采集(i为易损伤位置的标号，i＝1,2,3...,Q，Q为有限元软件分析所获得的所有位置点的个数，t为时刻点，t＝1,2,3...,N)；S3：易损伤位置能量极限偏差值的确定在S2中实时采集的声波能量I
it
的基础上，代入下式对每个易损伤位置能量极限偏差值P
it
进行求解。其中，P
it
为第i号位置在t时刻点的易损伤位置能量极限偏差值；t为时刻点，α
i
为第i号位置的最大集中应力等数值，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，β
i
为第i号位置的最小集中应力等数值，可通过S1中有限元的分析结果直接提取，C(I
it
)
max...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林，冯月贵，庆光蔚，胡静波，王爽，王会方，
申请(专利权)人：南京市特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：