DL454-91水利电力建设用起重机试验方法.pdf 8页

'中华人民共和国电力行业标准DL454—91水利电力建设用起重机试验方法中华人民共和国能源部1992-01-08批准1992-05-01实施1主题内容与适用范围1.1主题内容1.1.1提供在规定的各种工况载荷条件下，测定起重机的主要性能参数、主要结构件的应力和变形量的整套的试验方法，并规定了在指定载荷条件下必须满足的许可值。目的在于确定起重机的机构及结构件等是否满足其设计性能和工作要求。1.1.2新产品及重大改型的老产品的鉴定，必须提交按本标准进行试验的报告。如因技术原因不能完成本标准所规定的测试项目，必须取得本标准归口单位的审核证明书。试验人员的组成必须要有技术归口单位指派经考核合格的技术人员组成，或者有部级(含部级)以上的检测中心认可的专业人员组成。1.2适用范围本标准适用于水利电力建设用塔式、门座、高架门座和缆索等起重机(以下简称起重机)的试验，不适用于履带式、轮胎式、汽车式等起重机。2引用标准GB6067起重机安全规程SD160水利电力建设用起重机技术条件3试验前的准备3.1试验样机样机必须是满足SD160和其他有关技术文件的要求的并由制造厂的质量验科确认合格的起重机。3.2试验仪器、工具及材料试验用的主要仪器、工具及材料(见表1)，测试前必须按规定进行检查和校准，其性能和精度均须符合表1中的规定。3.3试验条件3.3.1试验场地必须坚实平整，基础及轨道等应符合SD160中的有关规定。3.3.2试验时地面风速不得超过8.3m/s(2min平均风速)。3.3.3试验载荷(如吊重块)应标定准确，其允差为±1%。3.3.4对于有特殊要求的专用起重机，应按供需双方签订的合同中规定的条件进行试验。表1仪器、工具材料名标准名称精度或标准号备注称兆欧表500V兆欧表电压表万用表5% 电流表钳形表5%秒表分辨率(1/100)s经纬仪6″静态分辨率1με，零点飘移值不大于±3静态应变仪με/2h动态应变仪零点飘移值不大于±5με/2h声级计精密级，dB(A)加速度传感器下限频响在0.2Hz以下的低频传感器电阻应变片箔式或丝式K值误差不大于±1%3.3.5所有外购电气设备及安全装置，均应有生产厂家提供检验合格证书者，方能装入起重机进行本标准所规定的各项试验。3.3.6起重机的接地电阻及绝缘电阻必须符合GB6067有关规定。3.3.7起重机的制造厂必须提供有关部件在组装及跑合试验的合格证明及其过程中的事故或故障的处理记录。3.3.8对起重机的外观进行检查，是否有可见的运输变形及损伤，是否有漏油现象，连接件是否符合有关技术文件的要求等，若发现以上问题，必须在测试前进行修复及调整，直至符合样机要求。4.性能试验4.1无载试验首先进行本项试验，目的是检查各机构动作的正常性及排除试验样机在运中的各种故障。4.1.1无载试验应不少于三个作业循环，每个作业循环系按起升、下降、回转、变幅、运行、顶升(对于自升塔机)，分别进行相应的运转。当某机构有两个或多个制动器时，要作停电状态下同时制动和单个制动试验。对采用人力控制的制动器必须进行操纵试验。确认各机构动作平稳、准确、运转情况正常，无异常现象，样机才能进入以下各项试验。无载试验的一次作业循环是指：吊具起升到其允许的最大高度，下降到离地高度约200mm处，并且起升和下降过程中悬空状态下各制动一次。变幅是在允许的工作幅度范围内进行俯仰运动一次。回转机构要左右回转360°各一次，大车运行距离不得少于20m。对于变幅、回转及大车运行机构的制动器，均需进行制动试验，不得少于一次，目的是考核制动器工作必须正确可靠。4.1.2对于自升塔机的顶升试验：a.采用机械顶升装置时，要检查各个提升点的同步现象，不得出现卡滞现象。b.采用液压顶升装置时，要检查顶升油缸及其他液压元件的密封性能，液压缸是否有“爬行”等。c.无论是机械顶升或液压顶升，当突然停电时，或有故障时的安全性能试验，顶升部分自重能否可靠地停住，而不发生下滑现象，并要检查应急安全装置的可靠性。4.1.3在无载试验过程中，应注意观察各安全装置与控制仪表的动作是否正常可靠，至少动 作一次，确认其动作可靠。4.2相符性试验此项试验参照SD160标准的要求进行。4.3静载试验4.3.1额定载荷试验：应对起重机起吊最大额定起重量而臂架处于相应最大幅度和臂架处于允许最大幅度时起吊相应额定起重量，对这两种工况分别进行试验。a.起升机构。以稳定的工作速度在全起升高度内完成不少于三次的起升、下降额定起重量，在每次起升或下降过程中不得少于一次吊载悬空中的制动。观察下降制动过程中是否有吊载下溜现象。检查在升降过程中电机温升有无异常情况，检查结构件在指定部位的垂直及水平位移是否有永久变形。b.回转机构。吊钩在允许最大幅度起吊相应额定起重量，以允许的回转速度向左右方向各回转不少于180°的角度，要求在回转过程中，起制动平稳(按正常的操作规程进行)，不得出现突然反向动作。检查行星传动的轮齿表面是否出现胶合(烧伤)现象、回转支承座圈表面是否发生脆裂凹陷及滚动体的碎裂等现象(若回转无异常现象可不必拆开检查)，同时要检查控制或制动器动作是否可靠。c.变幅机构。对于工作性变幅机构，起吊额定载荷，在相应的允许工作幅度范围内作不少于反复2次的变幅运动，观察各传动件及臂架是否有异常现象。对于非工作性变幅机构，只需完成第4.1条试验的要求。d.运行机构。带有最大额定载荷，在运行距离不小于20m的范围内反复运行不少于3次，检查驱动电机的温升有无异常现象，车轮踏面的接触情况及是否发生碎裂、啃道及爬轨等现象。特别对要求在弧形轨面上运行的起重机更要注意其是否出现严重啃道及爬行现象。e.对回转、变幅及运行机构均需对其制动器进行操作试验。制动次数不得少于2次，确认制动器动作可靠。4.3.21.25倍额定载荷的试验。使起重机处于第4.3.1条中规定的一种状态(主要结构件和起升绳受载最大时的状态)。臂架顺着轨道的方向进行试验。先起吊相应的额定载荷，使载荷离地100～200mm，停止起升，再无冲击地加上其余超载部分，停留10min，观察起升机构的制动器能否支持载荷在原来的位置上，然后卸载。检查结构件是否出现永久变形，油漆剥落或对起重机安全有影响的损坏。对于大吨位起重量的起重机，在加载时可采用液压加载方法，但必须要平稳地加载，防止起重机受动载的影响，否则不允许采用“液压加载”法。4.4动载试验起重机所处的状态和工况与第4.3.1条相同，此时试验载荷为相应额定载荷的1.1倍，起重机的起升、回转、变幅(工作性变幅机构)、运行等各项动作应分别单独进行(当起重机的技术文件中规定同时动作时，则应作同时动作试验)，并按其工作循环制试验至少应延续1h，各项动作必须保证机构的末级传动件运转一周，试验还应包括对悬吊着的载荷作空中起、制动，此时试验载荷不应出现反向动作。5安全装置的试验在起重机上必须设置“起重量限制器”、“起重力矩限制器”、“行程限位器”、“起升高度 限位器”和“风速报警器”等。以上安全装置的性能试验可在起重机进行第4.3.1条试验时同时进行。5.1起重量限制器5.1.1“起重量限制器”的数值误差不得大于±5%。5.1.2当起升载荷达到起重特性表规定的额定起重量的95%时，应能发出提示性报警信号。5.1.3当起升载荷达到起重特性表规定的额定起重量的105%时，能自动切断起升动力源，并发出禁止性报警信号。只能使载荷作下降动作。5.2起重力矩限制器5.2.1“起重力矩限制器”的综合精度不得低于8%。5.2.2当起重力矩达到额定起重力矩的95%时，应能发出提示性报警信号。5.2.3当起重力矩超过起重机稳定起升状态下的额定起重力矩值时，应能自动切断起升或变幅的动力源，并发出禁止性报警信号。但必须允许载荷下降及载荷向小幅方向变幅运动。5.3起升高度限制器5.3.1当吊具起升到上极限位置时，起重机必须自动切断起升的动力源，并给出禁止性报警信号。5.3.2当吊具下降到下极限位置时，同样能自动切断下降动力源，并保证起升卷筒上应绕有不少于设计规定的钢丝绳安全圈。5.4风速报警装置当风速超过起重机设计允许的工作瞬时风速(6级风ν=15.5m/s，7级风ν=20.6m/s)，则起重机风速报警装置必须发出报警信号，并且具有瞬时风速风级的显示能力。5.5对于平移式缆索起重机的主副塔由于大车运行机构的不同步而使主索产生偏斜，因此必须对为此设置的“偏移量限制器”测定其正确性，并应符合设计要求。5.6对于辐射式缆索起重机的小车运行限位装置，为了保证相邻两台缆机小车不发生撞车事故，在两台缆机主索之间的最小设计夹角时应试验小车运行限位装置。6结构应力测试测试工况、载荷及测试主要项目(见表2)。结构试验其测试工况若有和第4章中有重复时，可以同时进行。凡是有特殊要求的起重机，必须加做有关技术文件所规定的测试项目。在加载和测试过程中，运行机构、回转机构或转台应制动或锁定在规定的位置上。6.1测试点的规定6.1.1应力测试点的选择应根据结构分析来确定危险应力区，应力区分为：a.均匀高应力区。该区出现屈服应力，则引起结构件的永久变形。b.压杆的弹性挠曲区。如受压杆件和板的弹性挠曲。虽然该应力区内应力的最大值未达到材料的屈服点，但可以因发生挠曲而导致结构件的破坏。表2序测试工况和内容载荷被测结构测试项目号臂架垂直轨道方向并臂架、人字架、塔身结构件的静应1处于吊最大额定起重量Gmax(或转柱)、转台、门架力、起重臂根部1.25Gmax时的相应最大幅度(包括门腿和横梁)、拉铰接点的水平位 臂架垂直轨道方向并杆移2处于最大幅度臂架与轨道成45°交Gn塔身、门架(包括门1.25Gn3角(或与门腿成对角线方腿和横梁)、拉杆向)并处于最大幅度臂架与轨道成45°交角(或与门腿成对角线方Gmax4向)并处于最大额定起重1.25Gmax量时相应最大幅度注：Gmax—最大额定起重量；Gn——额定起重量。6.1.2受压杆件的贴片，应贴在杆件的中部或其他可能挠曲的部位(如测定弦杆和腹杆的应力，应在节间中部对称贴片)，最后以平均应力和计算出的最大应力来评定该节间的安全度。6.1.3二向应力区的测试，对承受二向应力的塑性材料，按变形能强度理论计算，为了和屈服应力σs相比较，以确定强度安全度，引出了“当量单向应力”。它能产生和实际二向应力相等的变形能。“当量单向应力”为：22σσσ′=−+σσxxyy(1)2式中σx——最大主应力，N/mm；2σy——最小主应力，N/mm。主应力可由主应变求得：2σε=+E()µεµ/(1−)xxy(2)2σε=+E()µεµ/(1−)yyx(3)2式中E——弹性模量，N/mm；εx——最大主应变；εy——最小主应变；μ——泊松比。如不能用某些方法(如脆性涂料或涂色检查法)确定主应变方向时，则必须贴上由三个应变片组成的应变花测定其平面应力状态，并参考有关资料计算出“当量单向应力”。6.1.4测点编号：根据选择好的测试部位和确定的测试点，绘制测点分布图，对贴片统一编号，并指明应变片或应变花的粘贴方位。6.2测试程序6.2.1检查调试样机，保证正常工作。6.2.2先将第4章中的4.2节中相符性试验完成后，确认样机能进行正常试验工作。6.2.3连接校准好应变检测系统，消除任何不正常现象。6.2.4无载应力状态，在自重作用下，记录此时应变仪读数为ε1。无载应力状态是将起重机调整到按表2所规定的测试工况，臂架幅度调整到载荷试验时的幅度，吊钩放地，回转机构或转台应制动或锁住，运行机构也应制动，取无载状态作为初始状态，也可对应变仪调零，则ε1=0。在此状态下，将转台的回转中心线垂直地投影到地 面，标记投影点的位置。6.2.5负载应力状态，此应变仪读数为ε2。负载应力状态是按表2规定的载荷和工况吊载，并调整吊臂至规定的工作度，其幅度允差为±1%。6.2.6卸载为零：卸载到无载应力状态，检查各应变片回零情况，如果某测点的应变片读数与原ε1数据偏差超过±0.03σs/E，则认为该测量数据无效，并应查明原因，按原试验程序重新测量，直至合格。6.2.7每项试验应重复三次，比较测试数据有无重大差别，如发生重大变化，要分析原因，排除产生影响的因素，再重复测试，直至稳定，超载试验后，应检查构件是否有永久变形，或其他损坏，如果出现类似现象，应终止试验，进行全面检查。6.2.8试验结果和现象应全部记录在试验报告中以供数据分析处理。6.3应力测试的数据处理及安全判据6.3.1由于大型设备的安装周期长，而目前测自重应力有困难，因此制造厂或设计部门应提供测试点的自重下的计算应力及风载下的计算应力，以供分析时参考。负载应力σ1按下式计算：σ=E()ε−ε(4)1216.3.2负载情况下的最大应力应是自重应力(包括风载应力)和负载应力的代数和。σmax=σ1+σ2(5)2式中σ2——自重计算应力(包括风载计算应力)，N/mm。对于二向应力应计算出“当量单向应力”后合成。6.3.3安全判据：Ⅰ类—均匀高应力区安全系数n=σ/σ或σ/σ′1srs2式中σr——额定载荷下结构中被测部位测出最大应力，N/mm；2σ＇——当量单向应力，N/mm；2σs——材料的屈服极限，N/mm。安全系数n1≥1.6。6.3.4对于桁架结构的弦杆或腹杆等受压杆件，受轴向载荷的压杆产生弹性挠曲，用下列计算式评定试验结果：1n=≥16.IIσσσ−rarmra+σσcrs(6)2式中σra——由一个断面上若干个测点应变读数的平均合应力，N/mm；2σrm——同一个断面上几个电阻片确定的挠曲面，所计算出压杆最大的压应力，N/mm；2σcr——受压杆发生屈曲的临界应力，N/mm。a.当欧拉临界应力低于比例极限时： 2nEσ=cr2(/)KLr(7)b.当欧拉临界应力高于比例极限时：2σσσ()−(KLr/)pspσcr=2nE(8)σ=σ−σpsRc式中K——长度折减系数(参考专用文献资料)；L——受压杆件的几何长度，mm；2E——材料的弹性模量，N/mm；r——截面最小惯性半径，mm；2σp——材料比例极限，N/mm，可以查手册，也可用下面方法简化计算；2σRc——最大残余应力，N/mm。2对于下述钢材，可大致取σRc=103.4N/mm。a.滚压热整形型钢；b.经淬火、回火和消除应力处理的型钢；c.冷拉，并经消除应力热处理的型钢；d.焊接型钢，并经消除应力热处理。对于其他钢材，可近似取σRc=0.5σs。7结构变位测量7.1测量工况及载荷结构变位测量工况和载荷(见表2)，测试部位见表中测试项目栏的规定，除起重臂根部铰接点的变位外，有条件时对吊载点的变位也应测量，或者对起重机的某个部位有特殊要求时，也应测量。7.2测量方法起重臂根部铰接点处的水平变位值，一般先在该处固定一水平标尺，然后用经纬仪测量。起重臂头部吊载点平面内的变位(包括水平变位和垂直变位)，采用两个方向的标尺建立直角平面坐标，用经纬仪测量。7.3变位限制值塔式起重机臂架根部铰接点处的水平变位值应不大于H/100(H为被测点至起重机大车轨面的垂直距离)。其他型式的起重机目前还不足提出变位控制值，等条件成熟后再加补充。8司机室的测试8.1测试项目及限制值8.1.1司机室的振动：当起重机在额定载荷下的起升或下降制动时，为了确保操作人员处于正常状态，采用加速度传感器测定其振动参数，通过分析仪，则司机室水平振动加速度应低于0.25g。 8.1.2司机室内的噪声测试：当司机室在关闭门窗后，用暗声级机测定其室内任何一处的噪声不得超过80dB(A)。8.1.3司机室的漏水试验：当司机室关闭门窗后，在室外温度为0℃以上，用消防水龙头冲水，水龙头出水口离司机室的距离约为4～5m，水龙头的口径为25mm，管内压力达0.2MPa。冲水角度与被冲面的夹角为45°左右，冲水时间在5min以上。试验后在室内不得有可见的漏水现象。9试验报告9.1试验应按一定格式及规定内容详细记录。每种工况下的载荷、位置、状态、程序和结论，并进行数据处理。对试验中的一切不正常现象，应有实况记录，并提出分析意见及试验结论。如有发生结构件的塑性变形或损坏时还应找出事故及损坏的原因。9.2某项试验结果超出其安全系数规定值时，虽然没有发生不正常现象，报告中也应提出明确的意见，以供有关人员或部门作出结论的依据。_______________________________附加说明：本标准由能源部电力机械局提出。本标准由杭州机械设计研究所负责起草并归口。本标准主要起草人：董志荣。'