CN112985791A - 塔机连接件疲劳耐久试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种塔机连接件疲劳耐久试验装置及试验方法，该塔机连接件疲劳耐久试验装置包括底座、立柱、伸缩驱动件和杠杆；杠杆的两端分别与立柱的顶端和伸缩驱动件的顶端铰接，立柱的底端和伸缩驱动件的底端分别固定于底座的两端；杠杆的中部和底座的中部分别与塔机连接件的两端铰接，塔机连接件的两个连接头之间的销轴设置有第一应力检测件，两个连接头的接触面设置有第二应力检测件。本发明不仅可以缩小伸缩驱动件的选用规格、降低成本，而且还能扩大对塔机连接件所施加的载荷的取值范围，进而能满足不同规格的塔机连接件的试验要求。
Description
技术领域
本发明涉及塔机技术领域，尤其涉及一种塔机连接件疲劳耐久试验装置及试验方法。
背景技术
塔机又称塔吊或塔式起重机，是用于建筑施工的一种起重设备。塔机连接件承受着塔机起重臂的全部重量和吊载重量，塔机连接件通常包括两根方管，每根方管的两端均固定有连接头，其中一根方管的连接头通过销轴与另外一根方管的连接头铰接。
目前，对于塔机连接件的疲劳耐久性的研究主要基于有限元模拟或理论计算，而有限元模拟的主观性较强、理论计算与实际偏差较大，无法保证塔机连接件的出厂品质。
发明内容
本发明提供一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，以实现对塔机连接件疲劳耐久性的定量和定性分析，进而为塔机连接件的出厂品质提供可靠保证。
本发明提供一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，包括底座、立柱、伸缩驱动件和杠杆；所述杠杆的两端分别与所述立柱的顶端和所述伸缩驱动件的顶端铰接，所述立柱的底端和所述伸缩驱动件的底端分别固定于所述底座的两端；所述杠杆的中部和所述底座的中部分别与所述塔机连接件的两端铰接，所述塔机连接件的两个连接头之间的销轴设置有第一应力检测件，两个所述连接头的接触面设置有第二应力检测件。
根据本发明提供一种的塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述伸缩驱动件包括液压油缸，所述液压油缸的缸头固定于所述底座，所述液压油缸的活塞杆与所述杠杆铰接。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述杠杆包括两个相对设置的连接板以及固定于两个所述连接板之间的多个杠杆加强筋，多个所述杠杆加强筋沿所述连接板的长度方向依次间隔设置。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述立柱包括顶板、底板和H型钢，所述顶板和所述底板分别固定于所述H型钢的两端，所述H型钢的两侧翼缘之间固定有多个立柱加强筋，多个所述立柱加强筋沿所述立柱的长度方向依次间隔设置。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述立柱和所述伸缩驱动件的顶端均通过第一支座与所述杠杆铰接，所述伸缩驱动件的底端通过支架固定于所述底座。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述连接头的销孔与所述销轴之间具有间隙，所述第一应力检测件设置于所述销轴朝向所述间隙的一侧。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述第一应力检测件为贴敷于所述销轴侧壁的第一应变片，所述第二应力检测件为贴敷于两个所述连接头接触面的第二应变片。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述杠杆的中部形成有第一安装位，所述底座的中部形成有与所述第一安装位对应的第二安装位，所述塔机连接件的两端分别与所述第一安装位和所述第二安装位铰接。
根据本发明提供的一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，所述第一安装位为形成于杠杆的铰接孔，所述第二安装位为固定于所述底座的第二支座。
本发明还提供一种塔机连接件疲劳耐久试验方法，包括以下步骤：
销轴应力试验：按照预设循环次数启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加向上的指定载荷；记录所述第一应力检测件和所述第二应力检测件的输出值；
连接件可靠性试验：按照预设循环次数启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加向上的指定载荷；在所述伸缩驱动件作业过程中若所述塔机连接件出现故障，则暂停所述伸缩驱动件，并将所述塔机连接件拆下进行修复，修复完成后将所述塔机连接件复位并重新启动所述伸缩驱动件；在所述伸缩驱动件作业过程中若所述塔机连接件需进行维护，则暂停所述伸缩驱动件，并将所述塔机连接件拆下进行维护，维护完成后将所述塔机连接件复位并重新启动所述伸缩驱动件；记录所述伸缩驱动件的总作业时长、所述塔机连接件的修复时长、所述塔机连接件的维护时长以及所述塔机连接件的故障次数；根据所述总作业时长、所述修复时长和所述维护时长计算所述塔机连接件的可靠度；根据所述总作业时长和所述故障次数计算所述塔机连接件的平均无故障工作时长；
连接件破坏性试验：启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加自零开始逐渐增大的载荷，直至所述第一应力检测件的输出值达到与所述销轴的屈服强度和抗拉强度对应的预设值；记录在所述第一应力检测件的输出值达到预设值时所述伸缩驱动件对所述杠杆施加的载荷。
本发明提供的塔机连接件疲劳耐久试验装置结构简单、操作便捷，通过设置杠杆并将杠杆的两端分别铰接至立柱和伸缩驱动件的顶端，同时使杠杆的中部和底座的中部分别与塔机连接件的两端铰接，便可借助杠杆将伸缩驱动件对杠杆施加的较小的载荷转化为较大的载荷施加在塔机连接件上，从而不仅可以缩小伸缩驱动件的选用规格、降低成本，而且还能扩大对塔机连接件所施加的载荷的取值范围，进而能满足不同规格的塔机连接件的试验要求。
本发明提供的塔机连接件疲劳耐久试验方法在进行销轴应力试验、连接件可靠性试验或连接件破坏性试验的过程中，通过借助杠杆将伸缩驱动件对杠杆施加的较小的载荷转化为较大的载荷施加在塔机连接件上，不仅可以扩大对塔机连接件所施加的载荷的取值范围，进而能满足不同规格的塔机连接件的试验要求，而且实现对塔机连接件疲劳耐久性的定量和定性分析，进而为塔机连接件的出厂品质提供可靠保证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的塔机连接件疲劳耐久试验装置的正视示意图；
图2是本发明提供的塔机连接件疲劳耐久试验装置的其中一种角度的轴测示意图；
图3是本发明提供的塔机连接件疲劳耐久试验装置的另一种角度的轴测示意图；
图4是本发明提供的立柱的结构示意图；
图5是本发明提供的杠杆的结构示意图；
图6是本发明提供的塔机连接件的结构示意图；
图7是本发明提供的第一应变片的安装示意图；
图8是本发明提供的第二应变片的安装示意图。
附图标记：
100、底座； 200、立柱； 210、顶板；
220、底板； 230、H型钢； 240、立柱加强筋；
300、伸缩驱动件； 400、杠杆； 410、连接板；
420、杠杆加强筋； 500、塔机连接件； 510、连接头；
520、销轴； 600、第一支座； 610、第二支座；
630、支架； 700、第一应变片； 800、第二应变片。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
结合图1至图8所示，本发明实施例提供了一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，该试验装置包括底座100、立柱200、伸缩驱动件300和杠杆400；杠杆400的两端分别与立柱200的顶端和伸缩驱动件300的顶端铰接，立柱200的底端和伸缩驱动件300的底端分别固定于底座100的两端；杠杆400的中部和底座100的中部分别与塔机连接件500的两端铰接，塔机连接件500的两个连接头510之间的销轴520设置有第一应力检测件，两个连接头510的接触面设置有第二应力检测件。
如图1所示，杠杆400的中部形成有第一安装位，底座100的中部形成有与第一安装位对应的第二安装位，第一安装位和第二安装位分别用于与塔机连接件500的两端铰接。其中，第一安装位为形成于杠杆400的铰接孔，第二安装位为固定于底座100的第二支座610。其中，第二支座610优选与底座100可拆卸连接，例如第二支座610通过螺栓固定于底座100，通过更换不同高度的第二支座610便可将不同长度的塔机连接件500安装于该塔机连接件疲劳耐久试验装置上。如图7和图8所示，第一应力检测件为贴敷于销轴520侧壁的第一应变片700，第二应力检测件为贴敷于两个连接头510接触面的第二应变片800。
需要说明的是，上述伸缩驱动件300可以但不限于包括液压油缸、电动缸或电机驱动的螺母丝杠副。当伸缩驱动件300包括液压油缸时，液压油缸的缸头固定于底座100，液压油缸的活塞杆与杠杆400铰接。这样设置的好处在于，在液压油缸对杠杆400施加向上载荷的过程中液压油缸的缸头会往下压，从而不仅可以保证液压油缸能够对杠杆400施加稳定的载荷，而且还可以有效避免液压油缸出现空腔而导致加载载荷不稳定的情况发生。其中，液压油缸可选用规格参数为1500KN-200mm的液压油缸。
如图4所示，立柱200包括顶板210、底板220和H型钢230，顶板210和底板220分别固定于H型钢230的两端，H型钢230的两侧翼缘之间固定有多个立柱加强筋240，多个立柱加强筋240沿立柱200的长度方向依次间隔设置。如图5所示，杠杆400包括两个相对设置的连接板410以及固定于两个连接板410之间的多个杠杆加强筋420，多个杠杆加强筋420沿连接板410的长度方向依次间隔设置。其中，底座100可采用铸铁板，底座100的顶面为加工面。
下面以第一应力检测件为第一应变片700，第二应力检测件为第二应变片800为例，对采用上述塔机连接件疲劳耐久试验装置进行塔机连接件500疲劳耐久试验的具体方法进行介绍：
试验前：首先，在塔机连接件500的两个连接头510之间的销轴520的侧壁贴覆第一应变片700，并两个连接头510的接触面贴覆第二应变片800。如图7所示，连接头510的销孔与销轴520之间具有间隙，为了便于贴敷第一应变片700，第一应变片700可贴敷于销轴520朝向间隙的一侧。由于该间隙很小，因此将第一应变片700贴敷于销轴520朝向间隙的一侧后，第一应变片700仍会在载荷下发生变形。接下来，如图1至图3所示，将立柱200、第二支座610和支架630固定于底座100，具体地，先利用螺栓将立柱200的底板220和支架630分别固定在底座100的两端，再利用螺栓将第二支座610固定在立柱200和支架630之间；然后，将塔机连接件500其中一端的连接头510铰接在第二支座610上；接着，将液压油缸的缸头通过螺栓固定于支架630上；紧接着，利用螺栓分别在立柱200的顶板210和液压油缸的活塞杆的端部固定第一支座600；最后，将杠杆400的两端分别铰接至两个第一支座600上，同时将塔机连接件500的另一端的连接头510铰接在杠杆400的第一安装位上。
销轴应力试验时：首先，按照预设循环次数启动伸缩驱动件300，并使伸缩驱动件300对杠杆400施加向上的指定载荷。例如，启动伸缩驱动件300以后，使伸缩驱动件300对杠杆400施加按照正弦波规律变化的载荷，载荷介于0KN～1500KN之间，也就是说，伸缩驱动件300对杠杆400施加的载荷大小呈正弦波变化，载荷的最小值为0KN、最大值为1500KN。最后，记录第一应变片700和第二应变片800的输出值。
连接件可靠性试验：按照预设循环次数启动伸缩驱动件300，并使伸缩驱动件300对杠杆400施加向上的指定载荷。例如，启动伸缩驱动件300以后，使伸缩驱动件300对杠杆400施加按照正弦波规律变化的载荷，载荷介于0KN～1500KN之间；在伸缩驱动件300作业过程中若塔机连接件500出现故障，例如塔机连接件500发生断裂或显著变形，则暂停伸缩驱动件300并将塔机连接件500拆下进行修复，修复完成后将塔机连接件500复位也即将塔机连接件500重新安装固定在第一安装位与第二安装位之间并重新启动伸缩驱动件300；在伸缩驱动件300作业过程中若塔机连接件500需进行维护，则暂停伸缩驱动件300，并将塔机连接件500拆下进行维护，维护完成后将塔机连接件500复位并重新启动伸缩驱动件300；记录伸缩驱动件300的总作业时长、塔机连接件500的修复时长、塔机连接件500的维护时长以及塔机连接件500的故障次数；根据总作业时长、修复时长和维护时长计算塔机连接件500的可靠度，具体地，按照以下公式计算塔机连接件500的可靠度R：R＝t1÷(t1+t2+t3)(1)；其中，R表示塔机连接件500的可靠度，t1表示总作业时长，t2表示修复时长，t3表示维护时长。根据总作业时长和故障次数计算塔机连接件500的平均无故障工作时长，具体地，t4＝t1÷n(2)；其中，t1表示总作业时长，t4表示平均无故障工作时长，n表示故障次数。当故障次数n为1时，塔机连接件500首次发故障时记录的总作业时长即为首次无故障工作时长。由此，结合塔机连接件500的故障情况以及计算获得的塔机连接件500的可靠度、平均无故障工作时长和首次无故障工作时长便可实现对塔机连接件500可靠性的定量和定性分析。
连接件破坏性试验：启动伸缩驱动件300，并使伸缩驱动件300对杠杆400施加自零开始逐渐增大的载荷，直至第一应变片700的输出值达到与销轴520的屈服强度和抗拉强度对应的预设值；记录在第一应变片700的输出值达到预设值时伸缩驱动件300对杠杆400施加的载荷。
需要说明的是，如图1所示，在进行销轴520应力试验、连接件可靠性试验或连接件破坏性试验的过程中，当杠杆400受到伸缩驱动件300对其施加的向上的载荷F1时，立柱200会对杠杆400施加向上的载荷F3，与此同时，塔机连接件500会对杠杆400施加向下的载荷F2，也就是说，塔机连接件500会受到杠杆400对其施加的大小为F2且方向向上的反作用力。而基于杠杆400原理可知，F1*(L1+L2)＝F2*L1，也即F1＝F2*L1÷(L1+L2)，其中，L1表示立柱200与杠杆400的铰接点与第一安装位之间的间距，L2表示液压油缸与杠杆400的铰接点与第一安装位之间的间距。由于L2>0，因此F1必然小于F2。可见，在试验过程中伸缩驱动件300通过借助杠杆400就可将其对杠杆400施加的较小的载荷转化为较大的载荷施加在塔机连接件500上，从而不仅可以缩小伸缩驱动件300的选用规格、降低成本，而且还能扩大对塔机连接件500所施加的载荷的取值范围，进而能满足不同规格的塔机连接件500的试验要求。经试验发现，在塔机连接件500受到相同载荷的情况下，相比于直接对塔机连接件500施加载荷，通过借助杠杆400可将伸缩驱动件300所需施加的载荷降低一半。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，包括底座、立柱、伸缩驱动件和杠杆；所述杠杆的两端分别与所述立柱的顶端和所述伸缩驱动件的顶端铰接，所述立柱的底端和所述伸缩驱动件的底端分别固定于所述底座的两端；所述杠杆的中部和所述底座的中部分别与所述塔机连接件的两端铰接，所述塔机连接件的两个连接头之间的销轴设置有第一应力检测件，两个所述连接头的接触面设置有第二应力检测件。
2.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述伸缩驱动件包括液压油缸，所述液压油缸的缸头固定于所述底座，所述液压油缸的活塞杆与所述杠杆铰接。
3.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述杠杆包括两个相对设置的连接板以及固定于两个所述连接板之间的多个杠杆加强筋，多个所述杠杆加强筋沿所述连接板的长度方向依次间隔设置。
4.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述立柱包括顶板、底板和H型钢，所述顶板和所述底板分别固定于所述H型钢的两端，所述H型钢的两侧翼缘之间固定有多个立柱加强筋，多个所述立柱加强筋沿所述立柱的长度方向依次间隔设置。
5.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述立柱和所述伸缩驱动件的顶端均通过第一支座与所述杠杆铰接，所述伸缩驱动件的底端通过支架固定于所述底座。
6.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述连接头的销孔与所述销轴之间具有间隙，所述第一应力检测件设置于所述销轴朝向所述间隙的一侧。
7.根据权利要求1所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述第一应力检测件为贴敷于所述销轴侧壁的第一应变片，所述第二应力检测件为贴敷于两个所述连接头接触面的第二应变片。
8.根据权利要求1至7任一项所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述杠杆的中部形成有第一安装位，所述底座的中部形成有与所述第一安装位对应的第二安装位，所述塔机连接件的两端分别与所述第一安装位和所述第二安装位铰接。
9.根据权利要求8所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置，其特征在于，所述第一安装位为形成于杠杆的铰接孔，所述第二安装位为固定于所述底座的第二支座。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的塔机连接件疲劳耐久试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
销轴应力试验：按照预设循环次数启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加向上的指定载荷；记录所述第一应力检测件和所述第二应力检测件的输出值；
连接件可靠性试验：按照预设循环次数启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加向上的指定载荷；在所述伸缩驱动件作业过程中若所述塔机连接件出现故障，则暂停所述伸缩驱动件，并将所述塔机连接件拆下进行修复，修复完成后将所述塔机连接件复位并重新启动所述伸缩驱动件；在所述伸缩驱动件作业过程中若所述塔机连接件需进行维护，则暂停所述伸缩驱动件，并将所述塔机连接件拆下进行维护，维护完成后将所述塔机连接件复位并重新启动所述伸缩驱动件；记录所述伸缩驱动件的总作业时长、所述塔机连接件的修复时长、所述塔机连接件的维护时长以及所述塔机连接件的故障次数；根据所述总作业时长、所述修复时长和所述维护时长计算所述塔机连接件的可靠度；根据所述总作业时长和所述故障次数计算所述塔机连接件的平均无故障工作时长；
连接件破坏性试验：启动所述伸缩驱动件，并使所述伸缩驱动件对所述杠杆施加自零开始逐渐增大的载荷，直至所述第一应力检测件的输出值达到与所述销轴的屈服强度和抗拉强度对应的预设值；记录在所述第一应力检测件的输出值达到预设值时所述伸缩驱动件对所述杠杆施加的载荷。
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| CN202110181522.6A Pending CN112985791A (zh) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | 塔机连接件疲劳耐久试验装置及试验方法 |
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|---|---|
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2021
- 2021-02-09 CN CN202110181522.6A patent/CN112985791A/zh active Pending
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