從結構可靠性失效準則和剩余壽命評估準則探討橋式起重機

張 軍

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院，江蘇 無錫 214000）

橋式起重機的使用隨著經濟的飛速發展越開越廣泛，起重機趨向于輕型化以及大型化。另外，近年來，隨著起重機趨向于大型化、復雜化、長周期運行發展以及高參數的特點，人們對于橋式起重機的經濟性能以及安全性也越來越關注、此外，起重機械能否安全運行也關系到人民的生命財產安全。因而，對于橋式起重機結構可靠性準則以及剩余壽命評估準則的探究也成為了重中之重。

1 橋式起重機常見故障以及缺陷估計

隨著市場經濟的不斷地發展，一部分的企業只注重經濟效益，卻忽視了設備能否安全的運行，這樣一來，一旦起重機械發生了故障，將會造成很大的經濟損失甚至威脅公共完全。大多數的橋式起重機，都存在著一些問題，下面將簡要的進行介紹。

安全防護裝置是起重機安全運行的非常重要的保障，實際的使用中常常會存在室門安全連鎖、導電滑線防護板以及大小車運行限位的情況；此外，門聯鎖安全裝置是防止起重機運行的時候防止產生交通事故的重要裝置，但是在有些情況下為圖省事而擅自拆除以及短接電氣連鎖導致一系列的隱患。限位器是用來保證運行機構不超過運行以及卷揚器，但是電動葫蘆中的導繩器以及斷火器是用來進行限位的，導繩器損壞就會造成限位失靈；導電滑繩防護板是由三根角鐵導電的，但是這個裝置在端梁的下方，因而很容易因為吊鉤的自由擺動，從而碰上導電滑線，造成觸電的危險；制動器也是起重機中尤其關鍵的部位。

2 起重機可靠性數據的處理及可靠性指標的綜合

在起重機的可靠性的研究中，可靠性數據是至關重要的，一切可靠性的基礎就是可靠性數據。只有通過定期的、有計劃有目的地收集以及分析起重機運行各階段的數據，才能有依據來評定起重機可靠性的水平，才能在發現起重機的薄弱環節之后對起重機進行改進，這樣才能使得起重機的可靠性水平不斷地提高。因此，可靠性數據的重要性不言而喻。

首先，可靠性數據的采集是可靠性研究的基礎，可以通過文字、數字、圖表以及符號等各個形式來表現，這種可靠性數據的來源一般是來自產品的設計以及制造或者是實驗當中，有的是來自維修的過程中。

一般來言，可靠性數據有著時間性、有價性以及時效性的特點。時間性是指可靠性數據的采集一般是通過產生故障的時候記錄的時間以及次數來判斷的；有價性是指起重機故障的產生是一個隨機變量；時效性是指可靠性數據產生以及利用與起重機各個階段的壽命有著密不可分的聯系的，起重機各個階段產生的不同的數據是要完整無誤的，這樣才便于根據數據來對起重機進行改進、維護以及監控。數據的收集一般有兩種，主要是實驗室數據以及現場使用數據。實驗室數據一般是從實驗室得來，所獲得的數據具有較強的精確性。

接下來是可靠性數據的整理，在經過可靠性數據的收集之后，得到了最原始的數據，但是這些數據往往是雜亂無章的，因此，這些數據無法對于起重機的可靠性進行分析，這些數據往往要經過不斷地系統的整理，才能進起重機可靠性的分析。

3 可靠性失效準則與剩余壽命評估準則

產品的實效會引起重大的事故，這在大型機械設備的實效中尤其重大，就這一點而言，主要的承受載荷的鋼結構系統尤其重要，在工程的結構中，通常較為復雜，不同的系統的結構的作用以及要求是不一樣的。

（1）失效選取的原則應從結構的可靠性來加以評定。在對于結構的系統進行一個初步的評定之前應當對于結構的失效有一個較為明確的定義。在這里要遵循的原則主要有：第一，結構的特點以及結構內構件的布置的特點定義了結構系統；其次，結構的失效應當考慮設計的要求；此外，在對結構的失效做出一個完整的定義之前，要考慮系統在應用的時候所發揮的作用。

一般而言，結構失效可以被定義為結構系統不能按照設計的要求完成或者實施，其規定的功能就無法實現。前面已經說過，無法用統一的設計要求來定義系統的失效，所以在分析系統的可靠性的時候，必須要根據結構來進行具體的定義。結構的失效，就意味著，結構無法按照設計的要求來對外載進行承受，這個時候，當在外載的作用下，結構的變形超過了規定的設計的要求。

（2）機電類特種設備結構剩余壽命評估準則。大量的機電類的設備鋼結構系統的使用年限越來越長，系統結構出現了很多不安全的問題，現在最需要解決的是預測鋼結構剩余的使用壽命，另外，如何采取有效的預防措施也需要迫切的解決。結構剩余壽命的預測的基本理論基礎是近代數學理論。這就彰顯了結構剩余壽命的評估標準的重要性。

結構的技術使用壽命的概念為：結構從投入使用到技術上不能滿足使用的要求，也不能滿足安全以及外觀的要求。這里提到的準則就是指失效準則，這里的規定的極限狀態就是結構剩余壽命的評估準則。

結構的使用壽命是由多種因素決定的，影響因素多并且復雜。這是因為，環境條件以及外部載荷性以及結構性能都有很大的隨機性，在多種隨即因素的影響下，沒有一個定值，在預測中，要預測一定實效概率，也就是說要預測一定可靠度的可靠壽命，因此，在確定結構的技術使用壽命之前，需要實現確定一個人們都可以接受的可靠性水平，這樣看來，可靠性實效準則的原理與結構剩余評估準則是基本上一致的。

總之，可靠性研究將在以后得到不斷地加強，對于起重機故障機理、檢測、設計預防等都將有一定的加強，因此，針對橋式起重機鋼結構，從結構可靠性的角度出發，從而總結實效判據的選取的原則，進而從結構剩余壽命的角度來討論實效判據的選取的原則，從而從具體的失效準則來為結構可靠性以及安全的評估提供新的思路，這種方法是必要而且有效的。

[1]楊瑞剛，徐格寧.影響大型復雜機械鋼結構系統可靠性的因素分析[J].中國安全科學學報,2007,17(11):16-20.

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