金属结构疲劳寿命估算

    设计寿命估计
    起重机金属结构的疲劳寿命取决于起重机的载荷状态和利用等级。一般对安装设备用的汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、铁路起重机的工作级别定为A3、A4。综合GB38811--1983《起重机设计规范》、DIN15018《德国起重机钢结构计算原则》、JISB8821--1976《日本起重机钢结构部分计算标准》、F．E．M(欧洲起重机械设计规范1998)等标准，目前在用流动式起重机估计设计寿命应为：N=2×lo5。

    实际使用寿命估算
    根据使用单位运转台时的统计资料，按N=nys进行换算(／7,为年平均运转台时数，Y为使用年限，s为每台时的平均起吊次数)可得出实际使用寿命估算。由于结构件的疲劳破坏除受应力循环特性r=／一和应力循环次数Ⅳ影响外，还受钢材材质、焊接质量、应力集中等多种因素的影响，在设计寿命期内结构件也有可能发生疲劳破坏，所以在估算时也要考虑这些综合因素。

    发动机运行状态的测试
    发动机每个缸都有一组很大的、高速往复运动的质量，动力学性能非常复杂，因而其状态监测和故障诊断比旋转机械的监测与诊断更困难。发动机的故障可分为2大类：一类是影响正常运转的，可以通过调整很快排除的失调性故障；另一类是使发动机失去工作能力，必须经过修理才能排除的失效性故障。对于失效性故障的监测与诊断，可以从测功和油液分析人手。

    发动机功率测试
    发动机输出的有效功率和有效转矩是评价发动机动力性的指标。发动机任何一个零部件的故障最终都将影响到发动机的功率输出。所以，测量发动机能否输出额定功率是最直接、最有效的监测方法。一般，发动机输出功率的状况测试有以下3种方法：①载荷试验法，费时费力；②稳态测功法，属于解体检测；③无外载测功，无需专门的试验台架，适用于在线检测，设备简单，操作方便。采用无外载测功，关键在于惯性系数值的确定，在确定了值后，只要测出发动机在指定转速范围内及加速时的平均加速度或测量某一转速时的瞬时加速度，就可以确定发动机输出功率的大小。

    发动机油液分析
如果发动机负荷过大，润滑系统有灰尘或水侵入，使摩擦副表面产生磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损等异常现象，就会产生磨损颗粒。对发动机定期抽取油样进行分析，可在异常现象刚发生而未给发动机运转造成危害前发现。对油液磨损状态进行监测，可以采用光谱分析、分析式铁谱分析和直读式铁谱分析方法等。

     四轮一带磨损量的检测
     四轮一带指的是驱动轮、引导轮、支重轮、拖链轮和履带。因为不论是链轨、销套，还是四轮在其允许磨损面上都有一层经特殊工艺处理后而形成的较硬的耐磨层(允许磨损层)，再向里就是较软的母体材料。因而耐磨层被磨损完毕后，如果继续使用，母体材料将会很快被磨损而造成整个零部件的报废。对四轮一带，主要测量链轨、销套、四轮的外形尺寸，现场较实用的测量方法是直接用卡具测量。将测量数据与允许的极限尺寸相对照，以确定磨损状况。

     液压系统的检测
     液压传动是现代流动式起重机广泛采用的传动方式。液压系统正向高性能、高精度和复杂的方向发展，因此其可靠性是个十分突出的问题，液压系统的故障检测和诊断技术越来越受到重视了。

　1． 检测前的准备工作
在对液压系统进行检测之前，首先要熟悉设备液压系统的组成及工作原理，其次还要检查液压油箱的油面位置、箱底沉淀物等。

    2．液压系统的主要动态参数测定
液压系统主要动态参数包括油温、油压和流量的测定。
对于液压系统来说，温度的故障信息载量较大，如内泄、机械摩擦较大、缺油、油的牌号不符和油脏等都可引起系统温度升高。通过对温度的检测，可为寻找故障点提供帮助。压力的正常与否直接影响到液压系统工作性能的好坏。所以，在液压系统检测中，可通过液压系统压力的变化来分析和判断该系统的技术状态。液压系统中流量不正常将影响工作机构的运行速度。流量检测可用便携式液压系统检测仪来进行。将检测仪和泵串联，把测得的额定压力下的流量值和额定值相比就可判断出泵是否有故障。

　3．液压油的污染检测
统计表明，75％以上的液压系统故障起源于其工作介质——液压油液的污染，工作油液中携带着有关液压系统故障的大量而又丰富的信息，因此，对油液的监测分析是预测和诊断液压系统故障的重要手段之一。针对油液污染度，国际上制定了专门的油液颗粒污染度标准，如美国汽车工程师学会的SAE749D污染度等级标准、美国航天学会提出的N_A_SI638污染度等级标准和IS(06污染度国际标准等。利用便携式油液污染监测仪可定量测出油液中污染颗粒的尺寸及分布情况，这有助于控制液压油的污染度、监测滤清器的效用。

　钢结构测试
　流动式起重机的钢结构主要是指起重臂，起重臂一般有箱形结构和桁架结构2种。对于箱形起重臂，主要检测盖板、腹板的平面度；上下盖板之间、2腹板之间的平行度；腹板对下盖板在任何截面上的垂直度；减磨垫安装位置及磨损情况；臂架的焊缝、侧向间隙、锈蚀与腐蚀等外观情况。对于桁架结构的起重臂主要检测弦杆局部直线度和全长直线度；臂架直线度和自由下挠度(测量臂架中部自由状态下的挠度)；腹板和主弦杆外观是否存在开裂和塑性变形；腐蚀与锈蚀情况；螺栓和其他形式联接情况等。钢结构的变形状况可采用水平加载和垂直加载分别测量加载后侧向偏移量和吊重平面内的变形，达到验证起重臂强度和刚度的目的。针对起重机臂架曾受过伤害、更换等情况，如有必要，可对臂架进行应力测试，以求证臂架的可靠性。

　钢丝绳检测
　传统的钢丝绳检测方法是人工目视检查，由专职检测人员定期对使用中的钢丝绳进行观察，采用卡尺测量绳径，手摸或肉眼寻找缺陷。但人工目视检查只能发现钢丝绳中露在外部的缺陷(如断丝)，对于内部缺陷则无能力，对于人眼看不到的钢丝绳或钢丝绳段也将不能检查，且受人为因素的影响较大，检查结果的可靠性差。因此为确保钢丝绳安全、可靠、高效地工作，对钢丝绳的运行状况，如断丝、磨损、锈蚀缺陷进行定量、定位检测具有重要的意义。

　目前，我们利用MTC钢丝绳安全检测仪已对几十台汽车起重机、轮胎起重机和履带起重机的起升钢丝绳、变幅钢丝绳进行了现场测试，对于磨损、断丝较严重的钢丝绳，提出了更换钢丝绳的整改建议，确保了流动式起重机的安全使用。

　回转机构检测
　回转机构一般包括动力元件(液压马达、电动机等)、减速器(液力变矩器、液力偶合器等)、回转小齿轮、制动装置、调速装置、操纵装置等部件。对回转机构的检测一般应检查外观；空载运转试验；润滑和密封；制动器制动能力试验。

　力矩限制器检测
　力矩限制器是流动式起重机的重要安全保护装置，它由主机、载荷检测器、角度检测器、长度检测器和起重机工况检测系统等部分组成。载荷、臂架长度、臂架角度及起重机工况等检测信号送人主机，通过放大、运算、处理后，与预先存储的起重机特性曲线进行比较，由控制单元对起重机实施相应控制。同时，主机可按需要显示相应的参数。力矩限制器的综合误差检测一般由增重法和增幅法2种，增幅法相对来说较为方便。根据检测结果进行计算，以判断综合误差是否在合格范围内。对于其他各种安全装置如起重量指示器、水平仪、高度限位器、防后倾装置、幅度指示器等可直接操纵运行来验证各装置的动作是否可靠。

　其他检测
　对于起升、变幅等机构可通过检测组成机构的零部件是否存在磨损和损坏等现象，经过额定载荷、动载、静载等各项载荷试验来进行验证。操纵室和流动式起重机的外形尺寸可直接进行测量。

　综上所述，通过对流动式起重机的金属结构疲劳寿命进行估算，对发动机、四轮一带、液压系统、钢结构、钢丝绳、回转机构、力矩限制器等测试评估，可以有针对性的更换、修复一些零部件，这样可使旧设备能够再生利用，同时也可缓解目前市场上工程机械设备的紧缺。