某臺十噸港口門座式起重機已經使用了20年,近幾年,起重臂轉臺連接螺栓經常發生斷裂現象,有很大的安全隱患。該螺栓為M30高強度螺栓,其斷裂面位于螺栓頭根部或螺紋根部,且前者破壞程度大于后者。由應力分析結果可知,在起重機工作過程中,螺栓反復受到拉-彎作用,斷裂是因應力集中處的交變應力產生的疲勞破壞。其斷口外觀特征也證實了這一點。
采用應變電測法現場測試該螺栓兩個應力集中處的應力峰值,現在有二個技術難點;一是由于螺栓與螺孔之間間隙很小,無法直接貼片;二是導線引出困難。為此,我們設計制作了相同材料的專用測試螺栓,取代原有的螺栓進行測試。具體的做法是:在螺栓光桿部分對稱切削兩個小平臺,以便貼片;再是在螺栓頭相應部位鉆兩個小通孔,可將導線引出,與測試儀器連接。
為了較精確地測量應力集中處的應力峰值,采用1*1微型應變片,并用704封片膠防潮,保證測試的可靠性。測點編號為6和7。儀器采用聚航科技生產的JHYC靜態應變儀和JHDY動態應變儀,兩個儀器都是全軟件操作,可實時顯示數據和曲線。
由于是舊設備,為安全起見,測試過程中,其起吊重量略低于10t,用重9.8t的裝載機代替。螺栓測試與整機測試同時進行,在現場實時得到各種工況下的靜載數據和動載曲線。數據表格從略,部分動態記錄曲線見圖1、圖2。
將測得的應變值轉換為應力值時,取彈性模量E=210GPa,其測試結果如下:
靜態各工況中,測點6的(σmax)=158.3MPa,測點7(σmax)=-88.2MPa
動態各工況中,測點6的(σmax)=214.0MPa,測點7的(σmax)=-120.0MPa。
可以看出,螺栓頭根部的工作應力值遠大于螺紋根部的應力值,且為拉應力,這與實際破壞中前者大于后者的情況相符。
測試結果分析
螺栓材料為45鋼強化處理,其屈服強度σ0.2=660MPa;若安全系數取n=1.5,其許用應力[σ]=660/1.5=440MPa。現螺栓的*大動應力值為214.0MPa,已為許用應力的近一半;再考慮到螺栓是在交變應力下工作,其持久極限更小,易產生疲勞破壞,故頻繁出現螺栓斷裂是理所當然的。
用應變片測試應力集中處的應力峰值,存在“削峰”現象。而為了貼片及引線,切削出二個小平臺并鉆二個小孔,造成了應力集中因素疊加,增大了應力集中的程度。但一減一增,抵消了部分影響,使測試值接近真值,數據可信。
免責聲明
- 凡本網注明“來源:儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
- 本網轉載并注明自其他來源(非儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。