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中文翻譯 龍門式起重機金屬材料的疲勞強度預(yù)測 郵箱 64，郵編 620107，俄 收到 1998年 4月 3日；接受 1998年 9月 29日 摘要 內(nèi)在的疲勞曲線應(yīng)用到 龍門式起重機金屬材料的 疲勞壽命預(yù)測問題。起重機，用于在森林工業(yè)中，在伐木林場對各種不同的工作條件進行研究，并且做出相應(yīng)的應(yīng)變測量。對載重的循環(huán)周期進行計算，下雨循環(huán)計數(shù)技術(shù)得到了使用。在一年內(nèi)這些起重機運作的樣本被觀察為了得到運作周期的平均數(shù)。疲勞失效分析表明，一些元件的故障是自然的系統(tǒng)因素，并且不能被一些隨意的原因所解釋。 1999年 留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞：起重機 ;疲勞評估 ;應(yīng)變測量 頻繁觀測 龍門式起重機 勞失效。引起疲勞裂紋的故障沿著起重機的橋梁焊接接頭進行傳播，并且能夠支撐三到四年。這種起重機在森林工業(yè)的伐木林場被廣泛使用，用來轉(zhuǎn)移完整長度的原木和鋸木到鐵路的火車上，有一次裝載 30 噸貨物的能力。 這種類型的起重機大約 1000臺以上工作在俄羅斯森林工業(yè)的企業(yè)中。限制起重機壽命的問題即最弱的要素被正式找到之后，預(yù)測其疲勞強度，并給制造商建議，以提高起重機的壽命。 為了分析，在葉卡特琳堡地區(qū)的林場碼頭選中了一臺被安裝在葉卡特琳堡地區(qū)的林場碼頭的龍門式起重機 這臺起重機能夠供應(yīng)兩個伐木廠建立存儲倉庫，并且能轉(zhuǎn)運木頭到鐵路的火車上，這條鐵路通過存儲倉庫。這些設(shè)備的安裝就是為了這個轉(zhuǎn)貨地點在起重機的跨度范圍之內(nèi)。一個起重機示意圖顯示在圖 1中 。 13509 /元，看到前面的問題。 1999 年 司科學(xué)有限公司保留所有權(quán)利。 13508)00041械故障分析 6（ 1999） 131 1起重機簡圖 檢查起重機的工作之后，一系列的假設(shè)可能會作出： ·如果每月從森林移動的原木超過加工率，即是有一個原木存儲的倉庫，這個起重機期待的工作，也只是在原木加工的實際堆數(shù)在所供給原木數(shù)量的中心線以下； ·當(dāng)處理超過原木從森林運出的速度時，起重機的工作需要在的大量的木材之上進行操作，相當(dāng)于在大量的木材上這個鋸木廠賺取的很少； ·原木不同的倉庫 ;大量的木材的高度被認(rèn)為是最高的 ; ·倉庫的變化，取替了一側(cè)對面的鋸軋機 ; ·裝載進程中總量是平均為 K=總量由于額外的轉(zhuǎn)移。 運強度 據(jù)了解，每年的搬運強度是不規(guī)律的，不能被視為一個平穩(wěn)過程。非平穩(wěn)流動的道路列車的性質(zhì)在 23 家企業(yè)中已經(jīng)研究 5 年的時間，結(jié)果已經(jīng)表明在年復(fù)一年中，對于每個企業(yè)來說，每個月的搬運強度都是不同的。這是解釋復(fù)雜的各種系統(tǒng)和隨機效應(yīng)，對搬運施加的影響：天氣條件，道路條件和貨車車隊等，所有木材被運送到存儲倉庫的木材，在一年內(nèi)應(yīng)該被處理。 因此，在春季和秋季搬運木頭的可能性越來越小，冬天搬運的可能性越來越大，然而在冬天搬運強度強于預(yù)想的，在夏天的情況下，更多足夠長的木材就地被 處理的比運出去的要多的多。 械故障分析 6（ 1999） 131 1 搬運強度（ %） 表 2 轉(zhuǎn)移儲存量 通過一年的觀察，從 118各搬運值的觀察所了解到的數(shù)據(jù)進行分析，并且有可能評價相關(guān)的搬運強度（噸）參考年度的裝載量的百分比。該搬運的數(shù)據(jù)被記錄在起重機預(yù)期值表 1中，它可以被應(yīng)用到估計疲勞壽命，尤其是為檢查起重機應(yīng)變測量（見稍后）。將有可能為每個起重機，每一個月所負(fù)荷的載重量，建立這些數(shù)據(jù)，無需特別困難的統(tǒng)計調(diào)查。此外，為了解決這個問題的壽命預(yù)測的知識是未來的荷載要求 ,在 類似的操作條件下，我們采取起重機預(yù)期值。 每月搬運價值的分布 Q（ t） ，被相對強度 q（ t）表示為 其中 設(shè)計的最大存儲原木值 中為考察起重機等于 立方米每年 ,和容積載重搬運為 10％的起重機，得到的數(shù)據(jù)列在表 2中，總量 56000立方米每年，用 裝載木塊的數(shù)量 這個運行裝置，如夾緊，吊裝，轉(zhuǎn)移，降低，和釋放負(fù)載可被視為起重機的一個運行周期（加載塊）。參照這個調(diào)查結(jié)果，以操作時間為一個周期，作為范本，由正常變量與平均值 相等等 ，標(biāo)準(zhǔn)差為 鐘。不幸的是，這個特點不能簡單地用于定義運作周期的數(shù)目，任何工作期間的載重加工是非常不規(guī)則。使用運行時間的起重機和評價周期時間，與實際增加一個數(shù)量的周期比，很容易得出比較大的誤差，因此，最好是作為如下。 測量一個單位的載荷，可以作為范本，由一個隨機變量代入分布函數(shù)得出，并且比實際一包貨物少 然 后，明知總量的加工負(fù)荷為 1個月或一年 可能確定分布參數(shù)的數(shù)目，運作周期為這些時期要利用這個方法的更 新理論 械故障分析 6（ 1999） 131 2隨機重建過程中的負(fù)荷 根據(jù)這些方法，隨機重建過程中所顯示的圖。二是考慮到，（隨機變量）負(fù)荷，形成了一個流動的數(shù)據(jù)鏈： 在重建的理論中，隨機變量：n?，有一個分布函數(shù) f（ t）的，可以被理解為在失敗的連接或者要求收據(jù)時的恢復(fù)時刻。過程的載荷值，作為下一次的動作的通過值，被看作是重建的時刻。 設(shè) ? ?()t P t???。函數(shù) f （ t ）反復(fù)被定義， 假設(shè) V （ t ）是在運作周期內(nèi)轉(zhuǎn)移貨物的數(shù)量。 實踐中，總轉(zhuǎn)移貨物的總噸數(shù)，基本上是大于機組負(fù)荷，，由于利用漸近性質(zhì)的重建過程所以式有益的。根據(jù)下面適當(dāng)?shù)南拗浦亟ǘɡ恚枰D(zhuǎn)移大量噸數(shù)。已正態(tài)分布漸近與均值和方差，確定抽樣數(shù)量的周期 v 而不依賴于整個的形式分布函數(shù)的 ()只對不同的格式分配進行限制）。 利用表 2 的每個月平均運作用方程（ 4 ）表示，賦予正態(tài)分布功能的數(shù)量，負(fù)載周期與參數(shù) 。在正態(tài)分布表 3 中。圖 3 顯示的平均人數(shù)周期與 95 ％的置信區(qū)間某一年的相應(yīng)的值為 12719和 420個周期。 表 3 運作周期的正太分布 3 為了顯示大多數(shù)金屬的負(fù)載元素，并且確定一系列的壓力，事前做了靜態(tài)應(yīng)變測量。垂直載荷用來測量懸掛負(fù)載，并且斜交加載由一個牽引力所形成，配備了一臺測力計。靜態(tài)應(yīng)力值分布在圖 4和 5中 。同樣地預(yù)計，梁上的最大的拉應(yīng)力，發(fā)生在底部的桁架上（值為 11。頂端的桁架受到最大的壓縮應(yīng)力。 此處的彎曲應(yīng)力所造成的壓力，車輪起重機，手推車等被添加到所說的橋梁和負(fù)荷的重量。這些壓力的結(jié)果，在底部的共振的的 處要大得多 （ 值 170其他要素的梁加載的值 械故障分析 6（ 1999） 131份 圖 3 95%的置信區(qū)間運作周期的平均數(shù) 械故障分析 6（ 1999） 131圖 4梁的分配計劃 不超過絕對值 45 兆帕斯卡。連接與支持的橋梁起重機加載的時間，也不定期。最大的壓縮應(yīng)力發(fā)生在變形的最大角度，在內(nèi)部看來 ;最高壓力值將達到到 痛苦（計 8 日和 9 ） 。在隔板和角度 1 的支板上，最大的拉應(yīng)力達到 45 兆帕斯卡（壓力表 1 ）。 起重機梁的器件在受到最大壓力 和軸向載荷較弱的時候，另一方面，所遭受的主要是斜負(fù)荷。起重機的豎向載荷主要是由牽引力引起的。 這種轉(zhuǎn)移完整長度的木材的起重機的金屬的載重量，不同于一般用途的起重機。首先它必須遵循起重機的裝載規(guī)則，由于逐步脫離基地。因此，負(fù)荷增加，并不是慢慢的順利進行。 第二個特點是物質(zhì)吊裝的加快導(dǎo)致低低效率。這是抓斗所存在的所限制，這意味著不允許繩索從吊具座下降 ;載重量應(yīng)始終保持平衡。負(fù)載減弱加快電機運轉(zhuǎn)的可能性是沒有根據(jù)的，因此微乎其微。因此，以同時懸掛的速度，森林龍門式起重機受到較小的動應(yīng)力與類似的一般用途的起重機相比 而言。通常，當(dāng)速度增加順利，在接通電器之后，從基地進行轉(zhuǎn)載 事實上，并沒有發(fā)現(xiàn)金屬有顯著的振蕩，并且壓力慢慢達到了最大值。 械故障分析 6（ 1999） 131圖 5 支持分配 當(dāng)可能性最明朗的時候，在伸展和抓取的結(jié)合處，在按下開關(guān)后一秒鐘繩索開始繃緊，在結(jié)合處清楚的發(fā)生。這個電動機以 按下開關(guān)到繩索完全拉緊這一刻，需要 3 張的繩索慢慢的增加倒最長。梁的最大壓力增長倒最大值 1并 且平均振蕩為 。 當(dāng)一個固定的負(fù)荷解除時，加快速度，裝載在鋼絲繩上的吊具和金屬幾乎是相同的情況下快速吊起一堆捆扎的木材。該金屬金工振蕩的特點是有兩個諧波在 秒的過程當(dāng)中，這些已經(jīng)在前面的分析中獲得。從總結(jié)裝貨的振幅可以看出在最壞的情況下裝載貨物，使最高動態(tài)加載超過上述靜態(tài)載荷可以達到 13 。制動一個負(fù)荷，當(dāng)它逐漸降低時，在金屬制品上產(chǎn)生顯著的振動應(yīng)力，可以達到靜態(tài)載荷的 7%左右。 移動超過鋼軌接頭的 3 ， 得到的 只有微不足道的 壓力 。 在 運行 中，有可能的情況下，當(dāng) 源自不同類型的負(fù)荷加載結(jié)合起來。 當(dāng)最高負(fù)荷從制動負(fù)荷時降低 ，是最大負(fù)荷情況配合制動手推車與 同 的調(diào)整制動器 。 4 疲勞載荷分析 通過起重機的工作和壓力示波圖的獲得，在測試點進行應(yīng)變測量，在圖 6 和第 5 中排列顯示，自一臺起重機的常見工作周期的時間由足夠的散射和平均值約為 15分鐘，常見的運行周期的時間起重機有足夠的散射與平均價值 械故障分析 6（ 1999） 131時間（ 貨過程變化值 民，以減少這些示意圖均勻過濾所產(chǎn)生的這些信號，和所有反復(fù)的形成的值，也就是說，當(dāng)結(jié)構(gòu)是不受到動態(tài)加載，只有靜態(tài)加載發(fā)生時，將會被拒絕。 三個特點強調(diào)示意圖 （表11 ）顯示在 表 6 中，而裝貨運行周期的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是可見的。首先，當(dāng)負(fù)載被提升時，壓力增加到最高值。當(dāng)載荷被轉(zhuǎn)移到合適的位置并且強烈振蕩之后之后，由于不規(guī)則起重機運動對鋼軌及以上的鋼軌接頭導(dǎo)致大量的軸向載荷作為大多數(shù)降低載荷的原因。減少貨物的裝載量導(dǎo)致裝載量減少，并且建成一項基本負(fù)載周期的一半。 裝載過程中的振幅分析 這兩個名詞，現(xiàn)在應(yīng) 該分開：裝載周期和裝載量。第一是作為一獨特的振蕩講（閉環(huán)） ，二是為一套加載周期期間一個運行周期。 該雨流循環(huán)計數(shù)方法給出了最終裁決 。 [ 2 ]是采取優(yōu)勢，以前面提到的疲勞的強度回線分析，為三個最弱的要素：（ 1）底部角度的協(xié)調(diào)（表 11），（ 2）橫梁頂端的協(xié)調(diào)（表17），（ 3）角度的支持（表 8）。用微分的手段統(tǒng)計樣本周期振幅的值的分布情況，由此得出估計參數(shù)列于于表 4 中。應(yīng)該指出的是，直線圖的周期振幅與減少事后的非零平均數(shù)相等于直線圖為零時的平均數(shù)。 械故障分析 6（ 1999） 131 4 裝載振幅 的 威布爾分布參數(shù) 名字 布爾分布參數(shù) 值 式 b 底部角度的協(xié)調(diào) 橫梁頂端的協(xié)調(diào) 角度 的支 持 載周期的數(shù)目 在雨流循環(huán)計數(shù)過程期間，計算有多少負(fù)荷周期進行了裝載量由多少載重周 期的計算裝載座也進行了。而處理這一類示波圖，一個整體樣本數(shù)量的加載周期 得到了構(gòu)成的整數(shù)與最低及最高觀察值 ： 24和 26。 隨機裝貨周期數(shù) 形容 ? = 34 。 每個月 裝貨塊平均數(shù)值很快就獲得了，因此它是有可能找到適當(dāng)?shù)奶攸c，如果采取中央極限周期，不僅為每月裝載量，而且也為每月或每年的裝載周期。 首先，將它從已知的概率論考慮，除了給出了獨立的泊松系數(shù)，還給出了一個隨機變量與泊松分布的參數(shù) K）。在另一方面，泊松分布可以很好地近似正態(tài)分布平均 k? 。其次，中心極限定理，大致來說，有著大量標(biāo)準(zhǔn)的計算，獨立的初次分配漸近趨于正常。如果初次分配每個獨立的任期有一個正態(tài)分布，那么載重周期為一年的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差總數(shù)的都是平等的，大致 為 423096和 650 。通過這些值從表 3中取值。 5 應(yīng)力集中的因素和元件的耐力 要素起重機的各個部件初步是由半自動氣體焊接，沒有邊緣制造設(shè)備及相應(yīng)的加工。為考察要件 1和 3周和邊緣焊縫的角度與節(jié)點板，有效應(yīng)力集中疲勞系數(shù)是所給予的計算方法 [ 3 ]， 的 正好等于估計值，鑒于目前在俄羅斯規(guī)范疲勞焊接要素 [ 4 ]，的 重機金屬制成的材料為合金鋼 09材料有一個持久極限 120 50 兆帕斯卡。然后在平均值可承受的范圍內(nèi)視察要件 1 和 31 41 兆帕斯卡。變異系數(shù)為 相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1s??= 觀察的基本組成部分 2是一個 孔附加導(dǎo)軌，以頂端法蘭。那個相當(dāng)大的局部應(yīng)力所造成彎曲的地方也能促進疲勞損傷累積。根據(jù)表 [ 4 ]，有效應(yīng)力集中系數(shù)是接受的 出了一個平均的價值，可承受的極限，作為167 的強度創(chuàng)傷。使用相同的變化系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差是1s??=平均曲線，建議在表 [ 4 ]， 已形式： 械故障分析 6（ 1999） 131 5 對數(shù)參數(shù)的正太分布 名字 壽命分布參數(shù) 平均（塊） 標(biāo)準(zhǔn) (塊 ) 底部角度的協(xié)調(diào) 梁頂端的協(xié)調(diào) 度 的支 持 拐點沒有 及 3斜度為 成部分 2?？赡艿闹档脑啬土O限上述重疊的范圍，載荷振幅與非零的概率，這意味著這些元素受 到疲勞累積損傷。然后根據(jù)上面可能作出結(jié)論，認(rèn)為疲勞計算的要素是必要的，也就是疲勞強度預(yù)測。 6 壽命預(yù)測 該項研究的一些金屬材料受到疲勞損傷的累積。內(nèi)在的疲勞曲線是我們預(yù)測生命應(yīng)采取的優(yōu)勢，其中詳見于表 [ 5 ]和表 [ 6 ]們根據(jù)觀察到壽命分布密度得到數(shù)正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。該法所得的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差分別見表 5 。那個數(shù)正態(tài)分布所得出的分布密度，顯示在圖 7 中。這是從這個表中至少強度要件為 3 。得出一個平均的數(shù)量，載重量 1年為 12719 ， 很明顯，平均方法所得的吊臂前 ，疲勞裂紋出現(xiàn)在焊接要素是足夠的：元件的生命周期 ， ，和 6年為組成部分 3 。然而，這些要素失效的概率不小于 32 。這些概率不能被忽視，為服務(wù)的設(shè)計和維修提供幫助，應(yīng)作出努力，擴大允許裂紋發(fā)生并且提高強度。 7 結(jié)論 通過分析起重機載重表明，一些金屬材料受到較大動態(tài)載荷，從而導(dǎo)致疲勞損傷的積累，其次是疲勞失效。 疲勞強度的預(yù)測過程，本文提出了涉及四個部分 械故障分析 6（ 1999） 131 運行周期 圖 7各要素壽命分布的密度曲線 （ 1）分析的運作，在實踐中和決心裝載塊一段時期。 （ 2）雨流循環(huán)計數(shù)技術(shù)的計算負(fù)荷周期為一期標(biāo)準(zhǔn) 運作。 （ 3）選擇適當(dāng)材料根據(jù)疲勞數(shù)據(jù)。 （ 4）使用內(nèi)在疲勞曲線的方法計算疲勞強度。 調(diào)查結(jié)果已證實的個案觀察 制造商已采取的決定，關(guān)于加強固定強度。 以實現(xiàn)延長疲勞強度。 參考文獻 [1] . 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