无线应变仪在桥式起重机箱形主梁应力测试中的应用

起重机广泛应用于工厂、货场、港口等场所，在吊装、货运行业发挥着不可替代的作用。金属结构是起重机的骨架，其工作状态直接影响整机的工作性能、安全性和可靠性，一旦发生故障将会带来巨大的直接和间接损失。起重机金属结构应力测试是研究其结构强度、检验结构实际承载能力的重要手段，是保证其安全运行不可缺少的一个环节。

本文采用无线应变仪对一台W型的桥式起重机箱形主梁进行一次全面的应力测试，测量了主梁关键部位在不同工况下产生的应力以及结构的瞬态冲击，并通过计算判断其结构是否满足疲劳强度要求。

应变片布置与粘贴工艺

应变片布置

桥式起重机的桥架是主要金属构件，是由主梁、端梁、走台等部分组成。由受力分析可知，主梁上盖板受压，下盖板受拉，由于钢材的抗拉强度低于抗压强度。因此测点应布置在上、下盖板的下表面，应变片方向应于主梁轴线方向一致。但考虑现场施工条件，下盖板的下表面为悬空状态，贴片难度大。因此，选择在主梁跨中下盖板的上表面和上盖板的下表面进行布点。当小车运行至主梁跨端时，此时端部腹板的剪力最大，由于该处主应力的方向是变化的。因此，应变片应粘贴在腹板变截面拐角处。另外，小车轮轨道上沿附近的主腹板上容易出现裂纹，因此还应在主梁跨中、1/4跨主腹板处贴片，方向与主梁轴线方向垂直。

桥式起重机应力测点应根据金属结构关键受力部位，应力集中和变截面位置等原则进行选择，本次测试共选择7个测点。

应变片粘贴工艺

应变片粘贴主要包括应变片检查、测点表面处理、贴片和防潮处理等步骤，应变片粘贴具体步骤要求如下。

1. 应变片检查   检查应变片是否有断丝、折损等问题，并用万用表测量应变片阻值，测量过程中不要用手触摸基片，防止污染应变片。为保持后续测试的一致性，同一组应变片阻值误差不应超过0.2Ω。

2. 测点打磨   首先，使用角磨机去除测点表面锈渍、漆层，在打磨过程中尽量不要损坏起重机母材，然后用细砂纸打磨直至测点表面光滑。

3. 测点擦洗   用酒精棉反复擦洗测点表面，待使用新棉球擦拭后无污渍时，擦拭结束。

4. 应变片粘贴  将JH-496胶水滴在应变片反面，两点对齐，迅速贴在测点表面，并用粘贴膜覆盖在应变片表面，用手指轻压1min后揭去薄膜。

5. 接线  将两引脚线分别与提前备好的导线连接，并用绝缘胶带封装。接线完成后应用万用表测量应变片阻值，若其阻值变化较大或者不通时，应查找原因，必要时应当重新粘贴应变片。

6. 防潮处理  为了防止应变片污染和受潮，应在其表面涂抹一层防水胶。

无线应变测试系统

仪器采用南京聚航科技有限公司的JHDY-W无线动态应变测量分析系统，测量终端通过WIFI与路由器和计算机进行数据传输，内置锂电池，体积小巧，可实现分散性远距离测量和，无线通讯距离可达200m。

测试对象为一台桥式起重机，额定起重量为150t，箱梁材料为Q235钢，屈服强度为235MPa，弹性模量为210Gpa。本次结构与载荷响应测试包括静态和动态两种测试工况，工况描述如下：

静态测试：主钩起重量为150t，小车位于主梁跨中起吊，起升载荷离地1m，保持1min，最后缓慢卸载，测试结束。

动态测试：主钩起重量为150t，小车位于主梁跨中起吊，起升载荷离地1m，缓慢向主梁左侧移动至端部，保持1min以上；然后反方向移动至主梁另一端部，保持1min以上，最后缓慢卸载，测试结束。

结论

应力测试技术是研究结构强度、检验结构实际承载能力的重要手段。对桥式起重机进行的应力测试总结如下：

1. 桥式起重机应力测试测点一般选在主梁跨中、跨端和1/4跨位置。

2. 为保证测试结果的正确性，应变片粘贴时应该严格按照应变片检查、测点表面处理、贴片和防潮处理等步骤进行。

3. 对于受交变载荷的起重机金属结构，其疲劳许用应力远小于静强度许用应力，因此为保障起重机的安全运行，应对其结构进行疲劳强度校核。

4. 据现场应力测试结果和分析，确定测试的桥式起重机主梁强度满足相关要求，具有较大的强度储备。

5. 起重机在设计时出于安全考虑，会设定较高的安全系数，实际应用中可根据应力测试的结果来优化安全起重参数。