论岸桥起重机拉杆应力测试应用

论岸桥起重机拉杆应力测试应用

翟海清、王凯

上海振华重工 (集团 )股份有限公司长兴分公司 上海

摘要:伴随当前科学技术快速发展，生产水平的逐步提升，现代测试技术逐步开始应用于科学研究和日常生产的各个领域。拉杆是集装箱起重机当中非常重要的组成部分，其受力情况对其中的日常运行产生直接影响。加强岸桥起重机拉杆应力测试，能够大幅度提升岸桥起重机的稳定性和使用寿命。本文重点分析研究岸桥起重机拉杆应力测试技术，以供参考。

关键词：岸桥起重机； 拉杆； 应力测试

1 岸桥起重机拉杆应力测试的重要意义

岸边集装箱起重机是当前码头装卸过程中的重要组成部分，主要在集装箱船和码头前沿之间安装，具体功能在于运送集装箱。某些码头还通过岸桥的大跨距和大后伸距直接进行堆场操作，岸桥具有较快的速度和较强创新能力，对码头的作业生产效率提升具有很大的帮助。伴随当前集装箱运输船的大型化以及岸桥技术逐步更新换代，岸桥的科技含量越来越高，逐步向自动化、高速化、大型化的方向发展。集装箱运输船舶的大型化，特别是超巴拿马船型的出现，刺激了岸桥集装箱起重机的发展。首先，使起重机的技术参数逐步提升，起重机在参数、速度方面逐步优化，起升高度等进一步加大。其次在开发过程中对岸边集装箱装卸系统的效率有着更高的要求，这样才能符合船舶大型化在货物装卸方面的需要，在此条件下加强岸桥集装箱拉杆应力检测，提升岸桥集装箱的使用寿命显得越来越重要。

2 岸桥起重机拉杆应力测试

2.1 应力测试的方法选择

在机械工程测量方法方面，电测法具有非电量电测法和电量电测法两种。前者主要是通过物理效应将待测的非电量转化为电量，然后进行电测。后者属于直接进行电工测量。非电量电测法的应用领域更宽，在岸桥起重机拉杆应力测试方面，使用的主要是非电量法。岸边集装箱起重机每一根拉杆都需要进行应变和拉力的测试，电阻应变计是对拉杆进行测试过程中的重要传感元件，在实际应用过程中将其贴附于拉杆表面，并且配备相应的测量仪器，这样就可以有效地对应变进行测量或者将其转变为其他的非电物理量，然后进行后续测量工作。

电阻应变计能够将机械变形转变为电阻的变化，主要是导体的电阻应变效应产生的。对其原理进行分析，主要是一定尺寸的电阻合金丝在外力的作用下会产生形变，而形变过程中，电阻率会产生一定变化。形变和电阻率的变化关系为△ R/R=K₀*￡。

2.2 应变计基底材料及粘结剂

应变计基底材料和粘结层主要功能在于把机械变形快速的传递给敏感栅，在基底材料和性能方面需要保证其具有较强的粘结力，在一定温度范围内不会受外部温湿度因素的干扰。其次，在加热和干燥过程中的收缩率较小，在固化时不会吸收大量的水分，使其在温度范围内具有较好的绝缘性。另外还需要具有较强的化学稳定性，这样才能保证一定的使用寿命，需要耐化学物质、耐霉菌并且抗疲劳性能好，在操作过程中对人体无害。

2.3 粘结剂的种类

应变计常用的粘结剂主要为合成粘结剂，主要有粘结剂和有机粘结剂。两种无机粘结剂主要在高温应变片方中使用，而常温和中温环境下，粘接剂使用的主要是有机粘结剂。502胶水就是非常常见的一种粘结剂，主要成分为氢基丙烯酸酯，在基地粘贴过程中大量使用，可以在-50摄氏度到80摄氏度的环境当中大量使用，不会产生影响。

2.4应变计的粘贴与防护

应变计的粘贴质量与测试进度和测试工作的正常展开息息相关，因此在使用前需要仔细检查粘贴计和应变计。

2.4.1试件表面处理

为了保证应变计能够有效地在试件表面贴贴，需要对超过应变计面积2~3倍的位置进行平整、光洁处理，保证该位置无锈斑、污染物、氧化物，另外使用细砂纸进行交叉打毛，而后通过浸了丙酮的脱脂棉或者纱布对其进行清理，直至脱脂棉擦不出黑剂。如果环境温度还需要重视烘干加热试件，使水分快速蒸发再进行贴片。

2.4.2贴片

通过脱脂棉蘸丙酮进行擦洗，保证应变计和贴片表面无污渍。在晾干后使用502胶水进行粘贴，在此过程中需要做好应变计的找正工作，而后垫上玻璃纸，通过手指进行滚压，将气泡赶出，保证贴片更为牢固。

2.4.3贴片质量检查

对应变计进行检查，判断其是否贴准、是否贴牢，另外是否出现发皱、气泡等现象。使用万用表对变阻计进行检查，是否出现压坏断丝的问题。最后通过高阻计对试件和栅丝的绝缘线进行检查。通常条件下，电阻需要在500兆以上，接着将静态电阻应变计接通，通过铅笔头上的橡皮轻按片栅。如果静态应变计出现数字跳动，则说明按压位置的栅丝下部有气泡或者缺陷。如果检查发现质量不合格需要及时分析原因，并且采取相应方式进行补救和处理，否则就需要重新贴片。

2.4.4导线处理

首先，固定应变计的引线。这一操作主要是为了避免应变计的引线被拉断。因此在常温条件下可以在应变片下部粘贴橡皮膏，在引线位置再盖上一层，使引线更好地完成固定或者可以使用固定端子片粘贴在适当位置完成连接。

其次，导线的选择。仪器和应变计之间使用的导线需要依照使用环境和具体情况来进行选择。

3. 导线的焊接。导线焊接位置的接头处理要求较高，在焊接时多用锡焊，通常熔点设定在180度左右的焊锡就可以了。焊接过程中，时间不宜过长，需要快速准确，防止氧化物过多，导致电路出现损坏。另外在焊接工作结束之后需要使用丙酮酒精的容器彻底对焊机进行清理。

最后，应变计的防护。应变计在粘贴好后需要做好防护工作，否则无法确保其有效工作。在应变测量的过程中要求应变计电路和试件之间的绝缘电阻稳定，通常在200兆欧以上。为了确保绝缘恒定，需要使用相应的防护措施，比如说，使用中性凡士林、合成橡胶防潮剂、环氧树脂防潮剂等防护剂，隔绝应变计和水、油、潮气等。

2.5电阻应变测量电路

绝缘电路主要是把应变计的电阻转变为电流和电压，这样在后续放大和滤波之后可以获得较为准确的压力值，以便进行检测。常用的电路主要有桥式电路和电位计式电路两种。电位计式电路主要用于冲击、振动等高速方面的应变检测，而桥式电路的制作较为简单，精度高，配合滤波器和放大器使用可以快速地进行高精度的测试，在各类应变测量设备当中应用较为广泛。起重机拉杆应力测试主要使用的是桥式应变测量电路。

应变电桥主要有4个桥臂，可以进行单臂、双臂、四臂操作。各臂之间所受同同号同值、异号同值的作用，可以有效地通过电桥特性来达到补偿温度，提高灵敏度的作用，将应变计合理的设定在路桥的位置，就可以完成测量工作。

电桥主要是三个固定电阻和一个应变计共同组成的，对应变计试压的过程中，如果为全等臂电桥，那么应变器的灵敏度为k，输入电压为ei，输出的电压值为△e，以具体的公式如下所示。

△e=ei*Rl／4Rl=eiK_￡

该电桥在运行的过程中不能完全地将温度的影响排除，因此使用较少，要想将温度影响完全排除，就需要使用相邻桥臂，通过相同的应变计作为补偿，可以有效地消除温度应变的影响。

图1 电桥测量电路

在实际应用过程中，双拉杆的岸桥前后拉杆位置的大梁自重的分配通常为6:4。在同组拉杆当中左右拉杆的受力偏差大约在10%以内，一般情况下使用可调式拉杆来进行测量。在测量过程中保证大梁在水平位置，接着在拉杆上粘贴相应的应变片，将左右拉杆的应力值测量出来，如果受力不均，需要及时对其进行调整和控制。

结束语

总而言之为了确保岸桥的装配质量，需要重视对各个拉杆的受载平衡进行控制，并且对拉杆的应力监测进行强化，以便更好的保证监测结构的受力状况，确保码头运输的安全。

参考文献

[1] 蒋飞. 岸桥起重机拉杆无线应变测量系统研究[D]. 华东理工大学, 2014.