專利名稱：一種基于起重機鋼絲繩載荷測量的在線檢測使用強度和疲勞預(yù)報的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于起重機鋼絲繩載荷測量的在線檢測裝置及方法，特別涉及一種通過鋼絲繩運行全過程連續(xù)載荷測量，對鋼絲繩使用強度進行在線檢測并預(yù)報疲勞的裝置及方法。
背景技術(shù)：
鋼絲繩是起重機械中常用的柔性傳力構(gòu)件，是起重機械的重要構(gòu)成部分，隨著鋼絲繩長時間使用經(jīng)常出現(xiàn)疲勞損傷或破斷等現(xiàn)象，近年來由此引發(fā)的特、重大起重機械事故時有發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計，80%以上的鋼絲繩斷裂事故是因疲勞引起的。鋼絲繩作為起重設(shè)備中的“高度危險構(gòu)件”，始終是安全監(jiān)管的“盲點”，由于缺少有效的檢測和控制手段，一直是影響起重機使用企業(yè)安全生產(chǎn)的“重大危險源”。目前鋼絲繩的檢測方法主要有1、人工觀察企業(yè)目前普遍采用的檢測方法，多采用人工定期觀察方法檢查鋼絲繩使用狀況，所采用的基本手段包括卡尺測量繩徑，手摸或肉眼尋找缺陷等，由于受人員素質(zhì)、檢測手段等因素制約，只能有限觀測鋼絲繩明顯的表面損傷，而對鋼絲繩內(nèi)部的斷絲、 磨損、銹蝕，尤其是疲勞等重大隱患，則根本無法檢測，檢查結(jié)果的可靠性差，往往不能及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。2、定期換繩據(jù)使用年限或載荷量更換鋼絲繩也是鋼絲繩使用企業(yè)普遍采用的安全管理措施，由于使用者并不確切掌握鋼絲繩的實際運行狀況，如載荷、循環(huán)次數(shù)等具體數(shù)據(jù)，無法預(yù)測鋼絲繩疲勞壽命，更換周期的確定缺乏科學(xué)依據(jù)，不僅不能消除鋼絲繩安全隱患，而且造成巨大浪費。3、電學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)檢測技術(shù)由于檢測信號受干擾、或檢測結(jié)果難以記錄、或設(shè)備費用太高、或檢測性能太差等因素，始終未能走出實驗室。4、強磁或漏磁鋼絲繩探傷儀一般定期檢測，靈敏度低，不能檢測鋼絲繩的內(nèi)部損傷；不能對鋼絲繩的最大隱患一疲勞進行檢測；僅僅完成了對鋼絲繩缺陷的記錄，確定斷絲和其它缺陷的定性定量的工作還是要由人工來完成，最終效果存在一定程度的不確定性。5、弱磁檢測技術(shù)該方法是基于鋼絲繩構(gòu)件材料鐵磁特性，運用磁或電磁原理技術(shù)的一種檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鋼絲繩疲勞損傷檢測方法的不足，提供一種基于鋼絲繩運行全過程連續(xù)載荷測量的鋼絲繩使用強度在線檢測及疲勞預(yù)報的裝置及方法，通過連續(xù)測量和記錄起重機載荷狀況，監(jiān)測鋼絲繩的使用強度，累計載荷強度等效循環(huán)次數(shù)，確定疲勞預(yù)測參數(shù)，實現(xiàn)鋼絲繩疲勞自動預(yù)報。本發(fā)明目的通過下述技術(shù)解決方案實現(xiàn)一種基于起重機鋼絲繩載荷測量的在線檢測使用強度和疲勞預(yù)報的裝置，包括至少一個用于測量起重量的載荷傳感器，至少一個位移傳感器，至少一個計數(shù)器，和一套載荷測量記錄裝置。測量記錄裝置包括控制器、傳感器信號接口單元、數(shù)據(jù)通訊單元、顯示和操作單元、數(shù)據(jù)存儲單元，載荷傳感器、位移傳感器安裝在起重機上，載荷傳感器、位移傳感器通過傳感器信號接口單元與測量記錄裝置連接， 計數(shù)器與位移傳感器連接。本發(fā)明采用所述的裝置對起重機鋼絲繩在線檢測使用強度和疲勞預(yù)報的方法，具體步驟是①載荷傳感器檢測起重機一次升降的載荷量，載荷量通過載荷傳感器信號接口單元、數(shù)據(jù)通訊單元，儲存在數(shù)據(jù)存儲單元，數(shù)據(jù)存儲單元記錄一次升降的載荷數(shù)據(jù)和運行時間；②根據(jù)起重機的運行情況，測量記錄裝置在線記錄起重機每次升降的載荷數(shù)據(jù)和運行時間，在顯示和操作單元顯示起重機載荷曲線，載荷曲線縱坐標是載荷量，橫坐標是若干次循環(huán)過程的運行時間；③將起重機載荷曲線按固定時間間隔劃分時間段，采用分時段方式處理記錄數(shù)據(jù)；④控制器根據(jù)一個固定時間段內(nèi)鋼絲繩承受載荷和若干次循環(huán)過程的運行時間設(shè)定強度系數(shù)P，一個固定時間段S的強度系數(shù)P (S)的計算公式是
權(quán)利要求
1.一種基于起重機鋼絲繩載荷測量的在線檢測使用強度和疲勞預(yù)報的裝置，包括至少一個載荷傳感器(1)，至少一個位移傳感器G)，至少一個計數(shù)器(5)，至少一套測量記錄裝置O)，其特征是測量記錄裝置( 包括控制器(21)、傳感器信號接口單元(22)、數(shù)據(jù)通訊單元(23)、顯示和操作單元(M)、數(shù)據(jù)存儲單元(25)，載荷傳感器(1)、位移傳感器(2)安裝在起重機上，載荷傳感器(1)、位移傳感器(4)通過傳感器信號接口單元0 與測量記錄裝置( 連接，計數(shù)器( 與位移傳感器(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置對起重機鋼絲繩在線檢測使用強度和疲勞預(yù)報的方法， 其特征步驟是①載荷傳感器(1)檢測起重機一次升降的載荷量，載荷量通過載荷傳感器信號接口單元(22)、數(shù)據(jù)通訊單元(23)，儲存在數(shù)據(jù)存儲單元(25)，數(shù)據(jù)存儲單元0 記錄一次升降的載荷數(shù)據(jù)和運行時間；②根據(jù)起重機的運行情況，測量記錄裝置( 在線記錄起重機每次升降的載荷數(shù)據(jù)和運行時間，在顯示和操作單元04)顯示起重機載荷曲線，載荷曲線縱坐標是載荷量，橫坐標是若干次循環(huán)過程的運行時間；③將起重機載荷曲線按固定時間間隔劃分時間段，采用分時段方式處理記錄數(shù)據(jù)；④控制器根據(jù)一個固定時間段內(nèi)鋼絲繩承受載荷和若干次循環(huán)過程的運行時間設(shè)定強度系數(shù)P，一個固定時間段s的強度系數(shù)P (s)的計算公式是Yml^ciT 1ρ (s) = -~ (i=l~m)ΣΓ^·式中P (S)為s時段的強度系數(shù)，Ln 起重機額定載荷，Ci 第i次升降周期所經(jīng)歷時間，Li 第i次升降周期實際載荷量，m表示在s時段起重機經(jīng)歷了 m次升降周期，i表示s時段內(nèi)第i次升降周期；⑤根據(jù)步驟④的計算結(jié)果，控制器獲取鋼絲繩使用強度曲線，以P(s)-t曲線表示；⑥在控制器中計算累計載荷強度等效循環(huán)次數(shù)Na，計算公式是
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是鋼絲繩載荷強度等效循環(huán)疲勞預(yù)期值N是一經(jīng)驗參數(shù)，N的數(shù)值采用在線方式獲取，起重機更換新鋼絲繩時，按照權(quán)利要求2中的步驟 ① ⑥計算，當出現(xiàn)鋼絲繩斷絲時獲取數(shù)值N。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于起重機鋼絲繩載荷測量的在線檢測裝置及方法，包括至少一個載荷傳感器1，一個位移傳感器4，一個計數(shù)器5，一套測量記錄裝置2，載荷傳感器1檢測起重機的載荷量，載荷量通過載荷傳感器信號接口單元22、數(shù)據(jù)通訊單元23，儲存在數(shù)據(jù)存儲單元25，根據(jù)起重機的運行情況，測量記錄裝置2在線記錄起重機每次升降的載荷數(shù)據(jù)和運行時間，在顯示和操作單元24顯示起重機載荷曲線，控制器21根據(jù)一個固定時間段內(nèi)鋼絲繩承受載荷和若干次循環(huán)過程的運行時間設(shè)定強度系數(shù)ρ，計算累計載荷強度等效循環(huán)次數(shù)Na，Na等于鋼絲繩載荷強度等效循環(huán)疲勞預(yù)期值時，鋼絲繩疲勞預(yù)報。本發(fā)明可實時測量和連續(xù)記錄起重機載荷數(shù)據(jù)，易于分析起重機鋼絲繩運行特性，定量表示鋼絲繩疲勞狀況和壽命預(yù)期，達到鋼絲繩疲勞預(yù)報的目的。
文檔編號G01N3/32GK102445396SQ201110302280
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者吳婷, 吳雪蓮, 喻青, 王中正, 王彩云, 王維佳, 魏煒 申請人:中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司, 武漢循環(huán)經(jīng)濟研究院