DE3038552A1 - Verfahren zum erfassen der beanspruchung von intermittierend betriebenen arbeitsmaschinen - Google Patents

Description

• 2. Verfahren nach Anspruch 1,
• dadurch gekennzeichnet, daß die auftretende Belastung als Signal erfaßt und jede Klassengrenzen überschreitung des Signals als Impuls festgestellt wird.
• 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auftretende Belastung als die den Werkstoff ermüdend Spannungsamplitude erfaßt wird und sie nach Größe und Häufigkeit in eine den Klassen proportionale Anzahl von Impulsen umgesetzt wird.
• 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die akkumulierten Impulse auch bei Ausfall der Energieversorgung erhalten bleiben.
• Zur Lösung der Aufgabe werden die im Kennzeichen des ersten Patentanspruches dargelegten Verfahrensschritte vorgeschlagen.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die lineare Akkumulation der Anzahl der Impulse, die den Spannungsspielen und deren Größe entspricht, ein echter Parameter für die Schädigung der belasteten Bauteile ist. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein im Aufbau einfaches Mittel zum Erfassen der schädigenden Einflüsse auf die Bauteile geschaffen, das den tatsächlichen in der Praxis auftretenden Gegebenheiten gerecht wird. Dadurch, daß der Zeitpunkt der erforderlichen Inspektionen der Arbeitsmaschine durch das praxisnahe Verfahren zum Erfassen der Belastungen wesentlich genauer und sicherer erkennbar ist, ergibt sich eine wirtschaftlichere Ausnutzung der Maschine. Von besonderer Bedeutung ist aSer die bessere Überwachung des Ermüdungsfortschrittes, was zur frühzeitigen Erkennung drohender Schäden nutzbar ist. Dadurch wird die Sicherheit der Maschine, was insbesondere bei Hebezeugen von weitreichender Bedeutung ist, wesentlich erhöht.
• Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die auf tretende Belastung als Signal erfaßt und jede Klassengrenzenüberschreitung des Signals als Impuls festgestellt wird Dabei kann die Belastung mittels üblicher Lastmeßeinrichtungen innerhalb eines Seiltriebes oder mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifenkonfigurationen an für die Belastung repräsentativen Bauteilen des Trag- und/oder Triebwerkes gemessen werden. Das erfaßte Signal der Belastung läßt sich einer Auswerteinheit zuleiten, die die Klassengrenzenüberschreitungen des Signals in die Impulse umsetzt, die linear akkumuliert, jederzeit ein Maß für die Beanspruchung darstellen.
• Eine andere günstigte Möglichkit zur Lösung des der Erfindung zugrundelieyenden Problems ist dadurchlekennzeichnet, daß die auftretende Belastung als die den Werkstoff ermüdende Spannungsamplitude erfaßt wird und sie nach-Größe und Häufigkeit in eine den Klassen proportionale Anzahl von Impulsen umgesetzt wird.
• Durch Erfassen der Maxima und Minima der jeweiligen Spannungsamplitude läßt sich diese je nach Klassengröße in eine entsprechende Anzahl von Impulsen umsetzen, die in der vorstehend beschriebenen Weise mit den gleichen Ergebnissen akkumulierbar sind und einen echten Parameter für die Bauteil schädigung darstellen.
• Schließlich wird nach einem die Erfindung ausgestaltenden Merkmal vorgeschlagen, daß die akkumulierten Impulse auch bei Ausfall der Energieversorgung erhalten bleiben. Dadurch ist das erfaßte Maß der Beanspruchung jederzeit indizierbar.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand zeichnerischer Beispiele nachfolgend erläutert.
• Es zeigt: Fig. 1 den Verlauf der auftretenden Belastung als Funktion der Zeit mit Abbildung der Grenzwertüberschreitungen; Fig. 2 die auftretende Belastung als Funktion der Zeit mit Abbildung der Amplitude der Ausschlagspannungen.
• In Fig. 1 ist die auftretende gemessene Belastung des beliebigen Bauteiles mit den entsprechenden Lastspielen in einem kartesischen Koordinatensystem als Funktion der Zeit dargestellt. Dabei ist der Bereich der möglichen Belastung (g des Bauteils auf der Ordinate aufgetragen, mit der Zeit N als Abszisse. Die Ordinate ist im dargestellten Beispiel in vier gleichgroße Abschnitte aufgeteilt, die den Belastungsklassen 1 bis 3 und einer die Nennbelastung überschreitenden Oberlastklasse 4 entsprechen. Die durch die Abschnitte 1 bis 4 der Ordinate verlaufenden Parallelen zur Abszisse stellen jeweils eine Klassengrenze dar.
• Jede in der Darstellung als Punkt eingezeichnete Überschreitung einer Klassengrenze durch die Kurve der auftretenden Belastung bedeutet einen Impuls, so daß je nach Größe eines Lastspieles ein bis vier Impulse bei einem Lastspiel abgegeben werden. Alle Impulse aller Lastspiele werden in einem Zählwerk linear addiert und können jederzeit als Indiz für die Gesamtbelastung des Bauteiles herangezogen werden.
• In Fig. 2 ist wieder die auftretende Beanspruchung G als Funktion der Zeit N dargestellt. In gleicher Weise wie beim Beispiel nach Fig. 1 werden auch hier die Klassen 1 bis 4 festgelegt, In die der mögliche Belastungsbereich aufgeteilt ist. Im Unterschied zum vorstehend beschriebenen Beispiel werden hier die Spannungsamplituden erfaßt, die sich in ihrer Größe durch Erfassen der Minima und Maxima festlegen lassen. Je nach Klassengroße wird dann eine erfaßte Amplitude in eine entsprechende Anzahl von Impulsen umgesetzt.
• In Fig. 2 werden so z. B. durch die Ausschlagspannung 54 zwei Impulse1 durch die Ausschlagspannung CjZ drei und durch die Ausschlagspannung CJ, vier Impulse hervorgerufen, die in der beschriebenen Weise linear akkumuliert, eine sichere Möglichkeit zur Erfassung der die Werkstoffermüdung hervorrufenden Belastung darstellen.

Claims (1)

1. Verfahren zum Erfassen der Beanspruchung von intermittierend betriebenen Arbeitsmaschinen Patentansprüche Verfahren zum Erfassen der Beanspruchung von intermittierend betriebenen Arbeitsmaschinen, insbesondere von Unstetigförderern bzw. deren Bauteilen, die unregelmäßigen Arbeitsspielen mit abwechselnden Belastungen ausgesetzt sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) die momentan auftretende Beanspruchung wird erfaßt, b) die erfaßte auftretende Beanspruchung wird mit der in eine Anzahl gleichgroßer Klassen aufgeteilten möglichen Beanspruchung verglichen.

   c) die erfaßte Beanspruchung wird in eine den verg1.ichenen Klassen nach Größe und Häufigkeit proportionale Anzahl von Impulsen umgesetzt, d) die Impulse weruen linear akkumuliert.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Beanspruchung von intermittierend betriebenen Arbeitsmaschinen, insbesondere von Unstetigförderern bzw. deren Bauteilen, die unregelmäßigen Arbeitsspielen mit wechselnden Belastungen ausgesetzt sind.

   Derartige Arbeitsmaschinen, z. B. Krane im Baubetrieb, in der Montage, im Kraftwerk, usw. werden nach den geltenden Regeln der Technik nicht dauerfest ausgelegt, sondern unter Zugrundelegung des zu erwartenden Lastkollektivs und der auf die Lebensdauer zu leistenden Arbeitsspiel zahl auf Zeitfestigkeit berechnet. Das bedeutet, daß die Gebrauchsdauer der Maschine nach Erbringung des erwartenden Einsatzes durch Ermüdung des Werkstoffs beendet ist. Danach müßte eine Inspektion der Bauteile erfolgen, mit der Risse, insbesondere in Trag- und Triebwerken festgestellt werden soll.

   Je nach Umfang und Fortschritt der Schädigungen kann dann eine btacnbesserung oder ein Austausch einzelner Baugruppen erfolgen oder eine Rückstufung in eine niedrigere Betriebsgruppe vorgenommen werden. Auch die Kombination aller dieser Maßnahmen ist üblich.

   Die Problematik der vorstehend beschriebenen Methodik besteht darin, daß, insbesondere bei Arbeitsmaschinen der hier interessierenden Art, die wahre Betri ebsbel astung nicht der theoretisch vorhergepl anten Belastung entspricht.

   Die Setriebsdauer kann nicht einfach als Kriterium für den Ermüdungsfortschritt der Bauteile angesehen werden, weil sie keine Aussage über die auftretenden Last- und Spannungsspiele trifft. Es ist vielmehr erforderlich, die Anzahl und Größe der Last- bzw. Spannungsspiele zu messen und zu registrieren, um nach Ablauf der rechnerisch ermittelten Betriebszeit die Prüfung der Bauteile auf Schädigung vorzunehmen.

   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen des Belastungskollektives zu schaffen, mit dem es möglich ist, bei Arbeitsmaschinen der eingangs geschilderten Art die tatsächliche, den Werkstoff ermüdende Belastung zu erfassen.