江苏省特种设备安全监督检验研究院连云港分院 董 放
摘 要：针对起重机机械最大轮压测试，本文总结了四种现场实测的方法，并分析了各方法的优缺点。通过分析，选出可操作性更强、更能适应于高速发展的起重机械行业的方法。
关键词：起重机；轮压；现场实测
1 引言
近年来，随着物流及海上运输业的发展，使得起重机械向着大型化、高效化、专业化的方向发展。为了满足核电、港口、造纸、垃圾处理等行业发展需求，起重机械在实际应用上的要求也越加严格。起重机轮压作为起重机的重要的参数，使用方已不仅仅满足于设计文件中的理论数值，因为设计文件中的理论数值过于保守。为了更加高效的使用起重机，使用方对最大轮压值精确度提出了更高的要求，但是现在多数起重机轮压分配是超静定的，其分配与起重机的结构、基础刚度、制造精度和轨道平度有关，因而要直接精确测量或者计算非常困难。本文根据市场需要，对常用最大轮压测试方法进行了研究。
2 现场测试方法介绍
现在确定轮压大小及其分布方法主要分为基于刚性假设的静定理论近似求解、考虑结构刚度分布的有限元仿真计算法、现场实测三类。基于刚性假设的静定理论近似求解法计算简便，但计算结果往往误差较大，且不能反应轮压分布情况，不能符合起重机专业化的精度要求。下文主要介绍现场实测或现场实测与有限元分析结合的四种方法。
2.1 四种现场测试方法
最大载荷支点测量法是根据起重机重心确定最大载荷的支点，用千斤顶将承受最大载荷的支腿抬起，使车轮脱离轨道接触，测出千斤顶前端静态应变值。然后使起重机满载作离地全速上升和上升制动、全速下降和下降制动等动作，测出几组压力最大值的数据。最后，计算支撑腿的最大载荷，再平均分给车轮而得出最大轮压值，原理如图1所示。
图1
仿真模型印证法是将应变片粘贴在被测滚轮轮毂的表面，应变片随轮毂一起变形，应变片电阻值将发生变化，采集数据后传换成轮压。再建立起重机仿真模型，结合实测的数据模拟起重机各种工况下的受力情况，再与实测数据相互印证。测试原理如图2所示。
图2
轮轴传感器测试法是将载荷传感器安装在车轮轴承座与车架之间，起重机正常工作一段时间后，载荷传感器收集到各种工况下轮压的数据信息，再将其换算成轮压，其原理如图3所示。
图3
轮压载荷等效替代法是基于仿真模型印证法现场实测部分，再加上实验模拟替代测出最大轮压。首先，在起重机现场将应变片粘贴在被测滚轮轮毂的表面，应变随轮毂一起变形，应变片电阻值将发生变化，采集数据。其次，带回相同型号的车轮，在实验室模拟起重机车轮受力情况，对车轮加压，当轮毂上的应变片电阻值变化与现场测得的变化相同或相似时，车轮所加载的载荷为车轮轮压。
2.2 四种方法的优缺点分析
最大载荷支点测量法简单方便，测定结果较理论计算更为精确可靠，但只是对支点载荷测量，然后平均分于支撑点下的车轮，所以只能取到轮压的平均值。在现场测试时，对测试现场的起重机有一定的要求，最大载荷支撑腿下要有足够的空间放置千斤顶，而起如果千斤顶位置摆放不正确，可能会使起重机受力失衡或者机体局部形变，引发安全事故。
仿真模型印证法通过现场测试和仿真模拟对比相互印证轮压测试结果，能够提高结果的可靠性和准确度，适合于起重机械的多轮压分布情况，今后有可能实现对轮压的动态监测。但是，应力片对粘贴位置很敏感，受环境影响大，特别是温度。测试时，需要做温度补偿，否则会影响数据的准确性。单一的仿真分析，其模型会与实际情况会有一定的误差，因为仿真分析中做出忽略轨道不平度和钢轮的制造公差、忽略基础刚度等相关假设，同时，为了简化计算会适当的精简模型。而单一的应变值间接测量法不能反映轮上的受力分布和某一特定工况下的轮压分布状况。现在将两者结合，仿真分析与现场实测可以互相弥补不足，用仿真模型模拟出轮压最大值和分布情况，再通过现场实测的数据修改模型，使仿真分析更贴近真实情况。
轮轴传感器测试法可以得到起重机作业全过程的轮压数据，有利于最大轮压的随机性分析，此法对起重机正常工作影响较小，可以测出大量起重机工作时轮压的数据，甚至能够通过概率分析法分析大量数据，归纳出起重机轮压值的出现情况，为起重机的优化设计积累数据。但其也有一定的局限性，传感器是否有足够的安装空间需要现场考察确认，因为传感器要安装在车轮轴承座与车架之间，所以装卸繁琐。
轮压载荷等效替代法测出的数据准确度很高，但需要有相同型号的轮轴及配套的夹具，对加压设备要求较高，可操作性有局限。夹具选择不正确会出现安全问题。
3 结论
通过以上四种方法比较与实践运用，笔者更倾向于使用仿真模型印证法，其方法科学，可操作性强，对设备要求不是很高，适合大型起重机最大轮压的相关分析。但是，要将现场实测和仿真结合完美，需要结合尽可能多的数据长时间的深入研究。对于小型起重机，轮压载荷等效替代法的可操作性大大加强，其数据的准确性高的优点就更为突出。
参 考文 献
[1] 卢凯良，邱惠清，宋甲强，王宇，毛飞.7500t浮吊回转支承轮压仿真计算与实测验证[J].机械设计,2009(12):19-23.
[2] 杜云海，査从梅.动态轮压的电测方法[J].黄淮学刊,1994(12):19-24.
[3] 傅燕鸣，徐大伟，冯贤宽.起重机最大轮压的测定方法[J].机械设计与研究,1993.
[4] 吴峰崎，汤晓英，俞中建，刘恩频，许海翔.基于实验测试及有限元分析的起重机车轮轮压研究[J].起重运输机械,2011(11).