电测法工程应用实例.doc

应变计电测方法 工程应用实例 1 例1 内河码头缆车轮压检测及统计分析 1.1 概述 在我国《港工载荷规范》修订工作中，需要对港口现有港工机械的载 荷分布进行跟踪监测和统计分析，以便对港口基础设施的载荷设计做出 科学规定。 缆车是我国内河港口斜坡式客货码头常用的装卸与交通机械，它通过 钢缆由卷扬机带动，在斜坡轨道上升将作业，见图1-1。 重庆朝天门客货码头 图1-1 内河码头 2 缆车的种类繁多，按轮数分，有4轮、6轮、8轮，最多有18轮。按支撑形 式分，有弹性支撑、刚性支撑。见图1-2。轨基的形式有架空梁式（图1-1） 和斜坡式（图1-2）。抽样检测工作必须囊括典型缆车类型和轨基。 弹支十八轮车 弹支四轮车 图1-2 缆车类型 刚支四轮车 3 1.2 轮压测量方案 由于是现场跟踪测量，采用电测法。对于弹性支撑缆车，用位移传感器测 量支撑弹簧的变位来换算轮压；而对于刚支缆车，需要设计专用载荷传感器 来测量轴承座与车架间的压力，然后由轮部的平衡条件换算轮压。自重轮压 在起点单独测量，处理时与动态轮压叠加。轮压检测原理方块图如图1-3所示。 图1-3 轮压检测原理方块图 为了简化，在推导轮压换算公式时，作了如下基本假定： 1.2.1 轮与轴、轮与轨以及轴承与挡板之间均为理想光滑面接触； 1.2.2 因缆车运行速度缓慢，轨道起伏曲率很小，惯性力可忽略不计。 4 1.3 载荷传感器设计 设计在刚支缆车轴承座凹腔内安装的多弹性元件在荷传感器，它由6只圆 柱形元件和一块基板构成，传感器的安装不应影响缆车的安全和正常作业， 见图1-4。 应变计的布置及桥路如图1-5所示，采用串并联线路。 1-4 1-5 5 1.4 传感器材料 基板材料：Q235 弹性元件材料：40Cr 弹性模量：206GPa； 泊松比：0.3； 设计传感器量程：8T；考虑仅有3只弹性元件受力的最坏情况，弹性元件 量程为 2.67T，按过载率100%，设计元件直径：D=10.50±0.02mm； 热处理：850℃油淬，370 ℃盐炉回火。 应变计类型：胶基箔式，阻值：110欧姆。粘接剂：热固化JSF-2酚醛类胶 6 1.5 应变读数与载荷的关系 由应变计串并联时的关系，可以导出 ? ? ? ?? ? ds AB BC 1 6 6 ? j 1 ? ? ? ? ? 1j ? 2 ? ? 3j ? ? ? ? ? 1 6 6 ? j 1 ? ? ? ? ? ? 2j 2 ? ? 4j ? ? ? ? ? 1 ? 6 ? 6 ? j 1 ? ? ? ? ? 1j ? 2 ? ? 3j ? ? ? ? ? 1 ? 6 ? 6 ? j 1 ? 4P j ? D E 2 ? 2(1 ? ? ) 2 3 ED ? P （1-1） 这是一种线性关系。其中 P ? 6 ? j 1 ? P j 为各弹性元件所受压力之合力。 7 1.6 传感器灵敏度 由（1）式，传感器的理论灵敏度 k ? P ? ds ? 3 ED ? 2 2 (1 ) ? ? ? 3 ? 3.14 206 10 ? 3 ? ? 3 2(1 0.3) ? ? 10.5 2 ? 82.3(N / ?? ) 最大应变输出1000微应变。这里没有考虑应变计串并联引起的桥臂电阻值变 化和长导线影响。实际的桥臂阻值应为330欧姆，导线长度为100米。这些因 素的影响将减小应变读数，实际灵敏度应比计算结果大，需要通过标定实验 确定。 实验表明，传感器具有很好的线性，使用实际要采用的仪器系统和长导线， 标定出的灵敏度为 k ? ?? 147(N / ) 图1-5 使用过的载 荷传感器实物 8 1.7 缆车轮压及不均匀系数统计分析结果 经检验，不均匀系数不拒绝正态分布，轮压不拒绝极值Ⅰ型分布。统计 结果如表1-1至1-4所示。本结果为《规范》中对缆车载荷的规定提供了科 学依据。 1-1 9 1-2 10 1-3 1-4 11 实例二 V形拌粉机疲劳裂因分析及其加固 2.1 概述 “V型拌粉机”是某电池厂自行设计的拌粉机械，其结构如图1所示。设 备在连续运行七个月后，在主动端轴筒与外壳连接前、后加劲肋焊缝处出 现裂纹，破坏显然是由疲劳引起的，但疲劳破坏的原因是壳体本身设计强 度不足，还是因腐蚀减小了壳体壁厚所致，需要进行实验研究。由于要进 行现场试验，采用电测法。 入出料口 V型旋转壳 裂纹 搅拌轴 主动端 图2-1拌粉机结构及裂纹位置 12 2.2 实验方案 2.2.1 应变计布置 由于测量对象为旋转件，且情况特殊，需要根据设备实际情况自制集流器。 本实验为强度校核性实验，测点选在危险区，即加劲肋前缘焊缝焊趾处，通过布 置分别垂直和平行于焊缝方向的梯度应变计，通过二次曲线拟合与外推插值计算测 定焊趾处正应变，确定两个方向的正应力