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南京聚航科技有限公司
主營產(chǎn)品: 振動時效設備,殘余應力檢測儀,應力應變測量,殘余應力消除設備 |

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主營產(chǎn)品: 振動時效設備,殘余應力檢測儀,應力應變測量,殘余應力消除設備 |
2023-7-21 閱讀(197)
某臺十噸港口門座式起重機已經(jīng)使用了20年,近幾年,起重臂轉(zhuǎn)臺連接螺栓經(jīng)常發(fā)生斷裂現(xiàn)象,有很大的安全隱患。該螺栓為M30高強度螺栓,其斷裂面位于螺栓頭根部或螺紋根部,且前者破壞程度大于后者。由應力分析結果可知,在起重機工作過程中,螺栓反復受到拉-彎作用,斷裂是因應力集中處的交變應力產(chǎn)生的疲勞破壞。其斷口外觀特征也證實了這一點。
采用應變電測法現(xiàn)場測試該螺栓兩個應力集中處的應力峰值,現(xiàn)在有二個技術難點;一是由于螺栓與螺孔之間間隙很小,無法直接貼片;二是導線引出困難。為此,我們設計制作了相同材料的專用測試螺栓,取代原有的螺栓進行測試。具體的做法是:在螺栓光桿部分對稱切削兩個小平臺,以便貼片;再是在螺栓頭相應部位鉆兩個小通孔,可將導線引出,與測試儀器連接。
為了較精確地測量應力集中處的應力峰值,采用1*1微型應變片,并用704封片膠防潮,保證測試的可靠性。測點編號為6和7。儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應變儀和JHDY動態(tài)應變儀,兩個儀器都是全軟件操作,可實時顯示數(shù)據(jù)和曲線。
由于是舊設備,為安全起見,測試過程中,其起吊重量略低于10t,用重9.8t的裝載機代替。螺栓測試與整機測試同時進行,在現(xiàn)場實時得到各種工況下的靜載數(shù)據(jù)和動載曲線。數(shù)據(jù)表格從略,部分動態(tài)記錄曲線見圖1、圖2。
將測得的應變值轉(zhuǎn)換為應力值時,取彈性模量E=210GPa,其測試結果如下:
靜態(tài)各工況中,測點6的(σmax)=158.3MPa,測點7(σmax)=-88.2MPa
動態(tài)各工況中,測點6的(σmax)=214.0MPa,測點7的(σmax)=-120.0MPa。
可以看出,螺栓頭根部的工作應力值遠大于螺紋根部的應力值,且為拉應力,這與實際破壞中前者大于后者的情況相符。
測試結果分析
螺栓材料為45鋼強化處理,其屈服強度σ0.2=660MPa;若安全系數(shù)取n=1.5,其許用應力[σ]=660/1.5=440MPa。現(xiàn)螺栓的*大動應力值為214.0MPa,已為許用應力的近一半;再考慮到螺栓是在交變應力下工作,其持久極限更小,易產(chǎn)生疲勞破壞,故頻繁出現(xiàn)螺栓斷裂是理所當然的。
用應變片測試應力集中處的應力峰值,存在“削峰"現(xiàn)象。而為了貼片及引線,切削出二個小平臺并鉆二個小孔,造成了應力集中因素疊加,增大了應力集中的程度。但一減一增,抵消了部分影響,使測試值接近真值,數(shù)據(jù)可信。