CN102156031B - 起重机金属结构动态试验检测平台 - Google Patents

Abstract

起重机金属结构动态试验检测平台，包括振动系统、激振系统、数据采集与分析系统及轨道。能模拟起重机在工作或非工作状态下各种载荷如地震载荷、浮吊的船体摇晃、大车紧急制动、大车缓冲器撞击载荷、路谱、吊重载荷、货物偏摆载荷、货物突然起升、吊具脱落或货物卸载、周期性疲劳载荷以及上述载荷的组合，并能采集起重机试件的动态响应信号如应力、应变、位移、加速度等数据并进行处理和显示，实现对起重机试件的状态检测，适用于起重机整机或金属结构部件动态试验检测。

Description

起重机金属结构动态试验检测平台

技术领域

本发明涉及金属结构动态试验检测平台，特别是涉及起重机金属结构动态试验检测平台。 

背景技术

起重机在各种复杂工况下经常性承受各种动态载荷，如吊重突然起升和突然卸载对结构的冲击载荷、机构起制动对结构的冲击，有轨机械的结构共振、风载引起颤振及地震载荷等，这些载荷往往具有多变性和不确定性。由于工况的多变引起的载荷随机性、材料特性的随机性、结构的边界条件和阻尼因素的复杂性，大型结构在随机激励下进行的随机振动，往往会造成局部翘屈和失稳、疲劳裂纹扩展、引起较大动应力导致整体结构破坏。结构局部连接部位的结合条件对结构性能的解析计算精度，特别是结构的动态特性解析计算精度影响很大，对于大型结构，90％以上的阻尼和55％的动柔度均来自结合部。由于结合面的作用机理复杂，目前还无法用纯理论分析的方法和理想化的边界条件进行计算，一般都是采用试验方法进行结合部联结刚度与阻尼参数识别，利用结构的动态监测实验数据，对结构做整体有限元反解，从而获得修正的结构刚度与阻尼矩阵，才有可能准确描述结构局部连接部位的实际动态特性。 

目前起重机械的监测系统均为基于应变测量的传统检测方法，测点布置、测点数目和动态数据传输都难以满足全面描述大型结构在各种工况下的动态响应过程，监测数据仅用于本机的安全预警，还未成为设计缺陷分析、检验设计和进一步优化设计的依据。作为非标产品的港口大型机械装备往往是单机设计与单机制造，设计参数和使用条件不尽相同。设计的缺陷一般由实际运行结果定性地反馈到设计者，由于缺乏严谨的理论分析计算和实测数据的检验，此后的修改设计往往是进行局部的修改，修改设计的依据并不充分，导致类似产品的逐代进化并不明显。 

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟起重机在工作或非工作状态下载荷及载荷组合，并能对试件的动态响应信号进行采集和分析的金属结构动态试验检测平台。 

本发明实现上述目的技术方案是：包括振动系统、激振系统、数据采集与分析系统及轨道。 

振动系统包括竖直加载单元、水平加载单元、台面、基础质量块、地面基 础、隔振缓冲装置、功率放大器、加载控制装置。台面与水平加载单元和竖直加载单元用球铰连接，水平加载单元和竖直加载单元与基础质量块用球铰相连。由于台面与水平加载单元和竖直加载单元用球铰相连，台面具有6个自由度，可以作3个方向平动和绕3个轴的转动，其运动特征由水平加载单元和竖直加载单元的动作确定，水平加载单元和竖直加载单元分别通过功率放大器与加载控制装置连接，其运动由加载控制装置集中控制，根据控制策略的不同可以实现单自由度或多自由度不同强度和频率的振动，可以模拟起重机的基础激励(如地震载荷、大车过轨道接头或运行偏斜力、大车运行制动或缓冲、浮吊的船体摇晃等)。台面上设有螺孔，根据试验条件不同，起重机试件可以用螺栓与台面直接连接，或将轨道安装在台面上，再将试件放置在轨道上。隔振缓冲装置包括水平隔振缓冲弹簧和竖直隔振缓冲弹簧，水平隔振缓冲弹簧设置在基础质量块四周，竖直隔振缓冲弹簧设置在基础质量块底面下面。基础质量块通过隔振缓冲装置与地面基础连接，以防止振动试验时对周边环境的影响。 

激振系统包括激振器、激振器基座、激振控制器和可移动支架。激振器与激振器基座铰接，可绕激振器基座铰轴转动，使激振输出力方向可调。激振器基座安装在可移动支架上，对试件不同位置和不同方向进行加载。激振器输出力由激振控制器控制，可以模拟起重机吊重载荷、偏摆载荷、吊重突然起升或突然卸载、周期脉动或伪动态力等，实现对起重机结构及机构的状态试验检测。 

数据采集与分析系统包括数据采集仪与分析处理软件、各类传感器。数据采集仪和数据处理软件可根据试验规模或目的进行选型或自制。传感器可以是任何类型的测量传感器，如应力应变传感器、光纤传感器、加速度传感器、位移传感器等，传感器类型根据实验目的确定。测量传感器所采集的信号由数据采集和分析系统进行计算分析。 

轨道安装在台面和地面基础上，起重机试件可以安放在台面轨道上，或将起重机试件二个支腿放置在台面的轨道上，二个支腿放在地面基础轨道上，采用不同的安装方式，可以模拟起重机大车运行过轨道接头或地震载荷起重机各个支腿的不同激励载荷。 

本发明能模拟起重机在工作或非工作状态下各种载荷如地震载荷、浮吊的船体摇晃、大车紧急制动、大车缓冲器撞击载荷、路谱、吊重载荷、货物偏摆载荷、货物突然起升、吊具脱落或货物卸载、周期性疲劳载荷以及上述载荷的组合，并能采集起重机试件的动态响应信号如应力、应变、位移、加速度等数据并进行处理和显示，实现对起重机试件的状态检测。 

附图说明

图1为本发明结构示意图。 

图2为本发明A向视图。 

图中：1.加载控制装置，2.数据采集仪，3.水平加载单元，4.起重机试件，5.传感器，6.台面，7.激振控制器，8.激振器，9.激振器安装铰轴，10.可移动支架，11.水平隔振缓冲弹簧，12.竖直加载单元，13.基础质量块，14.竖直隔振缓冲弹簧，15.地面基础，16.台面轨道，17.地面轨道，20.螺孔，21.激振器基座 

具体实施方式

包括振动系统、激振系统、数据采集与分析系统及轨道。 

振动系统包括四个竖直加载单元12、五个水平加载单元3、矩形台面6、基础质量块13、地面基础15、水平隔振缓冲弹簧11、竖直隔振缓冲弹簧14、功率放大器、加载控制装置1。台面6与水平加载单元3和竖直加载单元12用球铰连接，水平加载单元3和竖直加载单元12与基础质量块13用球铰相连。台面6上有螺孔20，起重机试件4用螺栓与台面直接连接，或将轨道16安装在台面6上，再将起重机试件4放置在轨道16上。基础质量块13通过隔振缓冲装置与地面基础15连接。水平加载单元3和竖直加载单元12分别通过功率放大器与加载控制装置1连接。激振系统包括激振器8、激振器基座21、激振控制器7和可移动支架10。激振器8与激振器基座21铰接，激振器基座21用螺栓安装在可移动支架10上。 

数据采集与分析系统包括数据采集仪2与分析处理软件、传感器5；传感器5通过数据线与数据采集仪2相连，分析处理软件将测量传感器5所采集的信号进行计算分析并输出。 

轨道主要包括二条台面轨道16、二条地面轨道17。台面轨道16安装在台面6上，地面轨道17安装在地面基础15上，试件4可以安放在台面轨道上，或将试件2个支腿放置在台面轨道16上，2个支腿放在地面基础轨17道上。 

Claims (1)

1.一种起重机金属结构动态试验检测平台，其特征在于：包括振动系统、激振系统、数据采集与分析系统及轨道；

所述的振动系统包括竖直加载单元(12)、水平加载单元(3)、台面(6)、基础质量块(13)、地面基础(15)、隔振缓冲装置、功率放大器、加载控制装置(1)；台面(6)与水平加载单元(3)和竖直加载单元(12)用球铰连接，水平加载单元(3)和竖直加载单元(12)与基础质量块(13)用球铰相连；台面(6)上有螺孔(20)，基础质量块(13)通过隔振缓冲装置与地面基础(15)连接；水平加载单元(3)和竖直加载单元(12)分别通过功率放大器与加载控制装置(1)连接；

所述的激振系统包括激振器(8)、激振器基座(21)、激振控制器(7)和可移动支架(10)；激振器(8)与激振器基座(21)铰接，激振器基座(21)用螺栓安装在可移动支架(10)上；

所述的数据采集与分析系统包括数据采集仪(2)与分析处理软件、传感器(5)；传感器(5)通过数据线与数据采集仪(2)相连；

所述的轨道包括二条台面轨道(16)、二条地面轨道(17)；台面轨道(16)安装在台面(6)上，地面轨道(17)安装在地面基础(15)上。

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