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桥式起重机在行驶过程中产生的侧向力的实验测定
起重机的状况决定于其大量的随机变量随时间的变化情况。由于参数众多，因而斜交力具有随机性。尽管在某些情况下，它们的动态作用在会导致起重机的移动机构、结构和跑道部件的疲劳损坏。目前欧洲规范了扭曲力对疲劳损伤的影响的问题。摘要采用两种不同的换能器方法，对桥式起重机的垂直轮进行了横向力的实验测定，对起重机在运行过程中的直接测量进行了两种不同的求解，而不改变横向导向的方式。由于只是个例，因此没有多少车轮横向力和时间的记录。在对起重机进行长期或连续监测的过程中，以加载频谱(例如使用软件nCode)的形式呈现这些记录，是找到有关之前尚未解决的问题的相关答案的第一步。
关键词:桥式起重机，侧向力传感器，载荷谱，疲劳。.
1．介绍
循环运行载荷的分离组包括沿不变的轨道运行的起重机，在相应的钢或混凝土支撑梁上固定或在地基上的两条平行的轨道。该集团的一些典型代表有桥梁、龙门和半龙门式起重机、集装箱龙门起重机，以及旋转臂门或半门式起重机。
所有作用在起重机上的负载都是通过其自身结构和车轮或导轨从它们的动作点传送到运行轨道。起重机的车轮脱轨通常是机械地在约束下进行的，例如车轮或水平侧滚轮。传感器技术的制造商已经提供了各种电子非接触式制动系统。然而，它们的应用仅限于更新和创造更有价值的起重机。目前主要使用的是桥梁和龙门起重机，就没有任何传统的电子导向装置。
在旋臂式门式起重机的操作过程中，由于其转台的旋转和吊杆在支撑面上的重心位置不断改变，使得桥梁和龙门的重力分配不对称。
起重机是由装载的有轨电车形成的。因此，一般规则适用于所有前面提到的起重机，起重机的荷载处理时，垂直荷载作用于起重机车轮和阻力，改变其值，从而导致起重机结构倾斜在水平面上。垂直车轮滚动会干扰自然方向,导致产生的偏差的方向是跑道轨道起重机运动方向。然而，当引导方式是接触头部时，运动的方向会改变，而起重机则不断回到跑道的方向。这种在跑道上的强制引导，通过引导方式和导轨之间的连续交互作用，导致了起重机的复杂平面运动，称为歪斜。
本研究的目的是提出关于起重机倾斜对其结构元件的疲劳影响的实验数据基础的概念，并提出了旅行驱动系统的概念。这样的数据基础对于进一步提高起重机的概率计算是必不可少的。
本文简要介绍了起重机车轮和钢轨的典型损坏情况，并对其产生的不良后果进行了分析。本文的主要目的是概述一种可能的方法，测量横向力的价值，限定只是倾斜，而不改变功能，组成，或形式的标准。
工业区轮式起重机组装。为了测量横向力，设计了两种不同形式的力传感器。提出了单梁桥式起重机的技术方案。利用软件nCode对实测车轮横向力与时间的记录进行了处理。最后的结果是在测量的周期内，以每个轮子的横向力光谱的形式得到的。
2.简要介绍桥式起重机倾斜
轮子和轨道之间的相互作用中产生的力，以及相应的速度(投射到接触平面上)如图1所示。起重机垂直轮滚动的自然方向偏离轨道方向，偏差表示为倾斜角度alpha;w. 驱动轮i在轨道j上，如图1所示。,装有垂直力Fz(ji)和驱动转矩Tw(ji),切向速度沿轨道vo =(Dw / 2)bull;omega;w(ji), Dw表示名义轮。由于其弹性滑移，驱动轮与速度vx发生了相切。其凸缘接触到轨头时,由于轴向滑移速度v,车轮离开自然运动方向,并开始滚动方向轨道产生的速度
v.由于切向和轴向滑动所对应的力是Fx(ji)和Fy(ji)，而扭曲力FS(ji)则出现在轮缘和轨头的接触点上。
看图1。b为由起重机结构以及滚动角速度omega;w(ji)。在这种情况下，没有弹性滑移发生。如有无凸缘垂直轮的起重机，如图1。沿跑道导轨的轨迹是由水平滚轮进行的，斜向力发生在滚子和钢轨的接触点上。
在每一个提到的起重机类型中，并不都是同样明显的发生倾斜现象。在门式旋臂起重机上，吊臂和集装箱门式起重机的倾斜作用对动态行为和结构疲劳没有任何的概念意义，因为这些起重机的移动仅仅是一个辅助运动(改变操作位置)。然而，对于更具有宽跨度的龙门起重机和桥式起重机来说，倾斜的稳定倾向是一个重要的问题。
影响起重机运动稳定性的最重要因素及其在倾斜过程中的动态行为，以及斜向力的发生频率、幅度值.
如图1所示。与倾斜的吊车轮相对应的速度和力:a)驱动型凸缘车轮;b)non-driven凸缘轮;c)驱动无凸缘轮(1-立式起重机轮;2 -轨道;3 -水平导向滚轮)
图 2. (e–i) 起重机垂直轮和水平导向滚轮典型损坏的例子
h)
-取吊车配置、操作制度和环境条件的因素和现象，不能通过技术或技术行动加以改变，
–几何缺陷和偏差，在生产制造和吊车竖向轮组件安装,
-安排不当水平导向轮组件、几何缺陷和偏差在安装组件的方法，
–几何缺陷在制造和安装的吊车轨道，-安装起重机结构时所产生的偏差，
-在两端汽车上的驱动轮的角速度不相等，
起重机结构元件安装期间的偏差,
巨大的倾斜甚至会导致频繁的故障，轨道的损坏，起重机驱动机构部件的拆卸或塑性变形，甚至起重机结构的倒塌。
图2所示。和2.c显示车轮踏面(滚动面)，表面清晰可辨，有金属闪光，10, 11。这些表面条件的差异表明，起重机不使用车轮踏面的宽度。在轮缘和相同的轨道头之间的接触情况下，起重机沿直线传播没有任何偏转。在较长的时间内，这将导致只有一个轨头侧和相应的轮缘磨损。内轮缘表面磨损的浅痕。这样的痕迹主要发生在驱动轮由于正切角
a)
c)
图3所示。(a-d)起重机跑道轨道典型损伤的子
和轴向滑动。如果不定期进行车轮保养和条件检查，凸缘厚度可大大降低，从而导致其断裂，即使是轻微的横向荷载作用.如图2所示。
有时扭曲力会导致一个薄轮的塑性变形。在设计不充分和维修不充分的情况下，这些变形可以伴随在车轮圆周上的凹槽的发生，在面上的深度发条裂缝，以及破损的凸缘，如图2.g。在起重机运行过程中，由于异常大的竖向和横向载荷作用，造成了这些损伤。在车轮热处理不足的情况下，垂直和侧向力可引起车轮踏面表面的剥落，如图2所示特别是在工作环境中高温的情况下(铁铸造厂、铁厂、轧钢厂等),
b)
d)
图3所示。(e-i)起重机跑道轨道典型损坏的例子
g)
i)
h)
[2]。由于龙门起重机的偏斜度过大，即使在水平导向辊上，也会造成滚动表面的剥落，如图2所示。
图3所示。(e-i)起重机跑道轨道典型损坏
图3显示了起重机钢轨损坏最常见的形式。横向荷载常常引起钢轨变形，图3.a，在某些轨道部分（主要是门式起重机），[ 25 ]。由于轮缘和轨头接触点的压力增加，两个车轮都出现磨损痕迹。当从轨道方向的偏差，超过容许值，困难发生在旅行，甚至起重机楔入。相邻轨道区段之间的垂直和水平偏移妨碍了正常起重机的运行。垂直偏移通常是由于安装误差造成的，而车轮过该阶段会引起附加的高冲击载荷和起重机结构振动。横向载荷甚至会导致钢轨接头“张开”。水平轨道偏移主要发生在有自由支撑轨道的起重机轨道上。图3、图2示出了一种变形的阶梯形钢轨接头的例子。图3之间连接在角处的钢轨部分之间的水平偏移量。图3.d所示的破坏模式主要发生在头部边缘小圆角半径的钢轨上。在车轮安装在一角的情况下，由于稳定的偏斜的轮缘会爬上火车头，在极端的情况下，使起重机车轮脱轨。在该过程中，轮缘的机械边缘对钢轨头部边缘产生机械损伤。
同时，斜交轮缘在垂直切轨端的钢轨接头处撞向钢轨边缘，造成强烈的冲击，导致轮缘和钢轨损坏。如果起重机导向仅通过一个轨头侧，主要是由同一个法兰实现，法兰和轨头几何形状迅速改变，并且强烈磨损的痕迹出现。在升高的温度时，例如在铸造厂和炼铁厂，火车头的变形很容易识别的模式出现，如垂直和水平荷载，如图3所示的效果。
歪斜的力量可能会导致结构疲劳裂缝的真实元素，主要在最后的车厢桥式起重机接近轮毂轴承组件，主梁两端与端车或刚性连接的门式起重机的腿连接。[ 9 ]中没有描述事故的表述。在大多数这些事故的过度倾斜造成起重机车轮脱轨甚至让一个完整的起重机结构的崩溃。
3.由起重机倾斜造成的力量-偶然性或经常性的负荷?
大多数的国家标准，例如PN-86/M-06514，以及国际准则，例如早期版本的[7]，提出了一个非常简单的计算横向力的程序，它的作用是对起重机/电车运动的方向进行计算。根据这些标准的要求，在计算不同载荷引起的应力引起材料疲劳时，不考虑倾斜载荷。
按照有效的规范(3、6)计算的轴向摩擦力作用于垂直轮,和倾斜力,[6 18 26],即使是现在治疗的基础上，即同一标准的静态模型,尽管一些理论和广泛的实验研究结果,[17],确认感应负载的动态影响必须考虑扭曲的定性和定量描述。
起重机作为一个整体，其结构元件和驱动机构部件受到各种载荷的影响，可根据发生频率和时间变化特征进行分类。根据[3]，它们被分为常规的、偶然的和例外的，并且扭曲的力被归类为偶然负荷(一般来说，在负载组合B中，包括定期负荷和偶然负荷的组合)，并且根据这一点，在疲劳评估中被忽略。然而,在本章考虑计算扭曲时,下一段是引用: 下一段引述：“倾斜荷载如上面所描述的通常是作为偶然荷载但其发生的频率与种类的不同而不同，控制成形，与轮轴平行度和服务的起重机或小车的精度。在个别情况下，发生的频率将决定它们是否被当作偶尔或定期的负荷。指导估计幅度倾斜荷载种类，将他们与欧洲标准中给出具体的起重机类型对照。”按照前面提到的，如果在某些情况下，我们已经可以证明，扭曲的力被视为常规的负载，这些负载是在和起重机金属结构疲劳分析中考虑的证据。在[ 4 ]指出在某些情况下负荷一般只考虑荷载组合中就可以通过求他们的积分，作为疲劳的估计。此外,结构元素由于这些偶然载荷产生的应力, 是可以以相同的方式处理，通过常规荷载计算得到所引起的应力。
然而，无论是[ 3 ]，或[ 6 ],任何进一步的指引去澄清一些指标作为分类,都无法使部件进入常规荷载组发生频率相关的确定依据。唯独[ 5 ]明确规定，通过确定疲劳评估设计的接触力，使力作用在导向辊应作为常规荷载。
对起重机结构的疲劳强度进行了分析和证明，不能对加载有一致评断——尤其对影响疲劳和有相关的详细知识--变化的负载对起重机结构件疲劳强度的分析和证明不需要加载知识是不可行的。并进行相关影响疲劳和具有不同的负载值的详细知识（或应力）在使用过程中（设计起重机寿命即）的载荷或应力谱，进一步计算的形成是必要的（例如累积损伤，保持-疲劳寿命、结构等）[ 12 ]。
载荷谱是根据载荷幅值和频率排列的载荷的集合。它可以根据：
-按照指标加入到范数谱中，
-在起重机上获得的测量记录，或
-对操作中的起重机进行计算机模拟的结果。
然而，扭曲力的规范谱还未定义文献。一个倾斜荷载作用下桥梁起重机平面复杂运动的计算机模拟是困难的难进行，由于大量的随机特征参数的影响。最可靠的结果可以通过观察和记录感兴趣的变量（载荷、应力聚集，六-振荡，等）在长期的使用（尤其是当起重机操作体系改变的时间），或仅在较短的时间，但在起重机械的设计和维护中，基于长时间吊车监测的完整性和寿命估计越来越重要，[ 20, 21 ]。
工程师和研究人员一直从事起重机倾斜近六年的问题，[ 17 ]。然而，需要建立更为合适的动态载荷确定方法和起重机结构疲劳分析的概率方法，并促进新的研究方向的发展。
4.桥式起重机车轮侧向力的试验测定
迄今为止，在垂直的车轮上进行侧向力试验的相关试验是在重新设计的专门实验室用的桥式起重机上进行的。几乎所有的提出的问题和实验测量方法都要求对起重机结构广泛的重新设计，如额外的水平辊（他们积极的改变指导系统，结构和实际无用的某些起重机类型,对隐性要求的轨道进行重新设计），或重新设计的汽车，或附加车轮加工等[ 8, 14, 16 ]。根据起重机的规定,重新设计的参数是很难被起重机用户接受的，甚至不予受理。由于这些原因和较高的费用，在实际操作条件下进行起重机试验的数量大大减少。已知的解决方案与车轮组件的设计是在同一时间传感器侧向力，大大偏离标准化组件。它们在实际操作条件下的永久使用不能保证可靠的起重机使用。因此，所获得的结果的有效性是有限的，任何概括得出结论结论是值得商榷的，特别是在考虑任何现有的起重机在长期使用中的结论。
作者进行了广泛的一系列实验,测试额定容量为MQ = 3.2 T和跨度L = 8.91米，如图4所示的单梁桥式起重机。起重机是专为一般应用在一般运行制度的车间和负载平均的相对负荷工作下运行的。起重机的结构和运行机构重量是MCasymp;1.3 t，与小车包括传统吊具的重量是1.15吨asymp;T.
图4。测量单梁车轮上的侧向力
桥式起重机
起重机结构由轨道跑道上的四个垂直法兰轮支撑（直径200毫米）。两端车厢都配有一个驱动轮和一个非驱动轮，每个安装两个球形滚子轴承。车轮的所有部件都是按照塞尔维亚标准制造的。车轮轴承的设计允许忽略横向（轴）位移。方形截面为40 x 40毫米的轨道，间歇焊接在钢梁的上法兰上，横截面为英寸340。起重机跑道梁在3.3米的距离内由悬臂吊挂在实验室大厅的钢筋混凝土柱上，并由固定在上面的螺钉连接支撑。横向起重机通过垂直车轮法兰获得导向，车轮法兰和钢轨头之间的总横向间隙SG=20毫米（根据[6]，建议的
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