塔式起重機在生產(chǎn)過程中,都會有一項重要的環(huán)節(jié)就是型式試驗,它可判斷新產(chǎn)品設計、制造是否成功,是否符合安*要求,是設計任務書要求的重要判斷依據(jù)。其中結(jié)構(gòu)應力測試是其中一項很重要的試驗內(nèi)容。下文就是針對塔式起重機型式試驗中結(jié)構(gòu)應力測試的相關(guān)介紹。
測試工況及載荷
本次型式試驗的樣機型號為QTZ125,它是一種多用途塔式起重機,*大工作幅度63m,*大額定起重量8t。
結(jié)構(gòu)應力測試點的選擇
結(jié)構(gòu)應力測試點布置如下,起重臂上被2根拉桿分成的三段部位分別選A-A、C-C和E-E三截面,分別在每一截面的上弦桿和一側(cè)的下弦桿處貼應變片1和2、4和5、7和8;在2根拉桿B-B、D-D截面分別貼應變片3和6;在上支座F-F截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片9、10和11;在下支座G-G截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片12、13和14;在標準節(jié)H-H截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片15、16和17;在底架兩對角線支腿上分別貼應變片18和19。
結(jié)構(gòu)應力測試原理
本次試驗選擇電阻應變片作為結(jié)構(gòu)應力測試傳感器。塔機測試部位在應力的作用下引起應變片金屬絲電阻值發(fā)生變化,且電阻值的相對變化與應變有如下關(guān)系。
式中:ε——單位應變
Μ——電阻絲材料的泊松比
π1——縱向壓阻系數(shù)
E——材料的彈性模量
由上式可知,電阻值的相對變化與電阻絲長度的變化,面積的變化以及電阻率變化有關(guān),且與應變成正比,因此通過測量電阻變化dR/R便可以測量應變ε,這是應變片的原理,其中,Sg=1+2μ+π1E,稱為應變片系數(shù)或靈敏度。
應變片電阻值的變化經(jīng)電橋轉(zhuǎn)換為電壓輸出。選取各橋臂電阻值相等,即R1=R2=R3=R4=R0,本次試驗選用半橋單臂連接,相鄰橋臂溫度補償方案。R1為工作應變片電阻值,在工作時隨被測量變化而變化,而應變片的電阻值不僅隨著應變而且隨著溫度變化而變化,且由溫度變化引起電阻變化的影響很大。由于相鄰兩橋臂電阻的變化所產(chǎn)生的輸出電壓為該兩橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓之差,利用這個特性,可用來作溫度誤差的自動補償,采用一溫度補償應變片R4,它與工作應變片一起被配置在一電橋的相鄰兩臂上,兩應變片為完全相同的應變片,它們分別被粘貼在相同溫度的相同材料上,兩應變片由電阻的溫度變化而引起的阻值變化完全相同,這樣將對電橋的輸出電壓無影響,而因正常地輸入載荷引起的阻值變化仍將使電橋失去平衡,從而產(chǎn)生電壓輸出。電橋電源電壓ex為2VDC,設被測部位產(chǎn)生變形引起的應變片電阻值變化量為ΔR,則:
可見,電橋輸出電壓與應變片的阻值變化量為單調(diào)線性變化關(guān)系。
儀器采用聚航科技的JHYC靜態(tài)應變儀,由于被測塔機部位機械應變一般在10-6~10-3范圍內(nèi),而且常規(guī)電阻應變片的靈敏度Sg值很?。?/span>Sg≈2),所以其電阻值變化范圍也很小,約為10-1~10-4Ω數(shù)量級。應變片在受到外力作用下,電橋輸出微小的應變電壓,此電壓信號由應變放大器實現(xiàn)信號的放大與程控增益,由濾波器完成抗混濾波的功能,通過A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號后,由CPU進行數(shù)據(jù)采集及計算處理,將數(shù)據(jù)保存在存儲器中,并進行數(shù)據(jù)顯示和打印,通過usb接口,將數(shù)據(jù)存儲到計算機上,在控制軟件操控下,可對采集的測試數(shù)據(jù)進行分析,從而實現(xiàn)對應變和應力的測試。
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