起重机钢丝绳失效分析与检测技术

【摘要】钢丝绳作为提升系统必不可少的一部分，具有自重轻、强度大、承载能力强等优点，且广泛应用于石油运输、交通运输、港口运输等国民经济命脉领域中。钢丝绳工作过程的理论分析复杂，尤其在特定复杂传动系统下的分析，其理论研究和仿真实验都比较少。因此，对起重机钢丝绳进行理论分析、动力学仿真及实验研究具有一定的科学意义和工程价值。论文首先从建立钢丝绳绳股数学模型出发，探讨钢丝绳的力学特性，引出钢丝绳的静张力、破断拉力和安全系数等概念。然后建立钢丝绳工作过程的动力学模型，分析受拉状态下的节点动张力，为后续的动力学仿真提供理论基础。在理论模型和分析的基础上，运用RecurDyn多体动力学仿真软件建立了某一规格起重机提升系统的动力学模型；仿真分析了提升过程中的节点应力应变，为验证仿真结果准确性，设计了一套钢丝绳的应变检测实验方案。实验结果初步显示出该提升系统中钢丝绳存在几个易疲劳失效点，为此，进一步利用RecurDyn中的带模块建模，分析得到提升过程中重物的速度变化及不同位置的钢丝绳动张力，对比两种模型分析结果发现钢丝绳存在相同的易疲劳失效点。本文最后分析现有的无损检测探伤仪的参数设置方法，设计了探伤实验，对参数设置进行分析，并对现场钢丝绳进行探伤，探伤结果表明，钢丝绳与卷筒缠绕出处断丝特别严重，与前面的仿真结果得出的结论比较相符。证明仿真模型的有效性和仿真分析的有效性。本文的研究成果，有利于提升系统钢丝绳动力学仿真的深入研究，也为无损检测仪的工程应用提供更好的理论和实验指导，为起重机和港口装卸设计、制造和工程应用提供参考，有利于提高特种设备的安全性。
【作者】吕晓晖；
【导师】陈志平；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】钢丝绳；动力学仿真；多体动力学；失效；无损检测；

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