為了分析起重機(jī)運(yùn)行過程中軌道連接處缺陷對金屬結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)的影響,通過正、余弦函數(shù)分別模擬高低缺陷和間隙缺陷所引起的不平度,并提出起重機(jī)越過軌道缺陷過程的動力學(xué)模型。理論推導(dǎo)起重機(jī)通過軌道連接處高低缺陷和間隙缺陷時的運(yùn)行沖擊系數(shù)方程,并將其與GB/T3811:2008和ISO8686—1:2012中方法進(jìn)行形式和結(jié)果的比較,從而證明理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性�；谄鹬貦C(jī)車輪尺寸及兩種軌道缺陷不平度函數(shù),分析軌道連接處高低缺陷和間隙缺陷發(fā)生耦合作用的臨界條件,結(jié)果表明高低缺陷在沖擊過程中起主要作用,二者同時存在時可忽略間隙缺陷影響。通過試驗(yàn)測試滿載工況下無軌道缺陷和7mm高低缺陷時主梁最危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)變時間歷程,并計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的最大應(yīng)力;將理論推導(dǎo)的運(yùn)行沖擊系數(shù)應(yīng)用到有限元模型中,計(jì)算在無軌道缺陷和7mm軌道高低缺陷時對應(yīng)測點(diǎn)的最大應(yīng)力值,有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)測試相對誤差為2.63%,從而通過工程試驗(yàn)驗(yàn)證運(yùn)行沖擊系數(shù)理論推導(dǎo)的正確性。分析軌道缺陷對起重機(jī)剩余壽命的影響發(fā)現(xiàn),起重機(jī)的臨界裂紋長度、疲勞剩余壽命均隨著軌道高低缺陷增大而減小,而影響度隨著軌道缺陷增大而增大,軌道高低缺陷增大會使運(yùn)行沖擊系數(shù)增... 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,56(14)北大核心

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【部分圖文】：

地基沉陷產(chǎn)生的軌道故障實(shí)拍圖

圖1 地基沉陷產(chǎn)生的軌道故障實(shí)拍圖產(chǎn)生軌道連接處缺陷過大是承軌梁變形造成的，其根本原因是車間廠房地基沉陷。沿海地區(qū)土質(zhì)疏松經(jīng)常會出現(xiàn)地基沉陷狀況，造成起重機(jī)壽命急劇減小、運(yùn)行安全性驟降，危及設(shè)備和工作人員安全。因此，在故障狀態(tài)下，研究軌道連接處缺陷對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的垂直作用，不僅可以驗(yàn)證金屬結(jié)構(gòu)在軌道故障狀態(tài)下的工作能力，而且可以為起重機(jī)的報(bào)廢年限的估計(jì)提供理論依據(jù)。通過實(shí)地測量發(fā)生故障的鑄造起重機(jī)，發(fā)現(xiàn)因大車軌道缺陷致使起重機(jī)在垂直方向受到?jīng)_擊力大小相當(dāng)于靜態(tài)條件下的1.52倍，沖擊頻率平均5次/3 min。假設(shè)起重機(jī)每年運(yùn)行300天，每天工作20 h，其中負(fù)載運(yùn)行與空載運(yùn)行時間相等，則基于理論分析可推斷該沖擊系數(shù)將導(dǎo)致起重機(jī)每年受到30萬次較大的沖擊附加載荷。因此，探究軌道缺陷對起重機(jī)運(yùn)行造成的影響具有重要意義。

起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)時具有上拱度，小車運(yùn)行對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)影響較小。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，起重機(jī)軌道連接處安裝誤差需要小于1 mm[14]。而軌道沉陷所引起的實(shí)際連接處誤差可能達(dá)到10 mm甚至更大。起重機(jī)車輪通過高低缺陷和間隙缺陷可通過不平度函數(shù)進(jìn)行模擬[15],ISO 8686—1:2012對軌道連接處高低缺陷和間隙缺陷模擬方法如圖3所示。相對比軌道連接處缺陷而言，車輪半徑r遠(yuǎn)大于軌道缺陷sh和gh，因此，軌道連接處高低缺陷和間隙缺陷對起重機(jī)車輪的位移激勵可通過不平度函數(shù)ξi(t)和ζi(t)進(jìn)行量化，其變化規(guī)律分別近似為正弦和余弦，簡化結(jié)果如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2970094