从结构可靠性失效准则和剩余寿命评估准则探讨桥式起重机

张 军

（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏 无锡 214000）

桥式起重机的使用随着经济的飞速发展越开越广泛，起重机趋向于轻型化以及大型化。另外，近年来，随着起重机趋向于大型化、复杂化、长周期运行发展以及高参数的特点，人们对于桥式起重机的经济性能以及安全性也越来越关注、此外，起重机械能否安全运行也关系到人民的生命财产安全。因而，对于桥式起重机结构可靠性准则以及剩余寿命评估准则的探究也成为了重中之重。

1 桥式起重机常见故障以及缺陷估计

随着市场经济的不断地发展，一部分的企业只注重经济效益，却忽视了设备能否安全的运行，这样一来，一旦起重机械发生了故障，将会造成很大的经济损失甚至威胁公共完全。大多数的桥式起重机，都存在着一些问题，下面将简要的进行介绍。

安全防护装置是起重机安全运行的非常重要的保障，实际的使用中常常会存在室门安全连锁、导电滑线防护板以及大小车运行限位的情况；此外，门联锁安全装置是防止起重机运行的时候防止产生交通事故的重要装置，但是在有些情况下为图省事而擅自拆除以及短接电气连锁导致一系列的隐患。限位器是用来保证运行机构不超过运行以及卷扬器，但是电动葫芦中的导绳器以及断火器是用来进行限位的，导绳器损坏就会造成限位失灵；导电滑绳防护板是由三根角铁导电的，但是这个装置在端梁的下方，因而很容易因为吊钩的自由摆动，从而碰上导电滑线，造成触电的危险；制动器也是起重机中尤其关键的部位。

2 起重机可靠性数据的处理及可靠性指标的综合

在起重机的可靠性的研究中，可靠性数据是至关重要的，一切可靠性的基础就是可靠性数据。只有通过定期的、有计划有目的地收集以及分析起重机运行各阶段的数据，才能有依据来评定起重机可靠性的水平，才能在发现起重机的薄弱环节之后对起重机进行改进，这样才能使得起重机的可靠性水平不断地提高。因此，可靠性数据的重要性不言而喻。

首先，可靠性数据的采集是可靠性研究的基础，可以通过文字、数字、图表以及符号等各个形式来表现，这种可靠性数据的来源一般是来自产品的设计以及制造或者是实验当中，有的是来自维修的过程中。

一般来言，可靠性数据有着时间性、有价性以及时效性的特点。时间性是指可靠性数据的采集一般是通过产生故障的时候记录的时间以及次数来判断的；有价性是指起重机故障的产生是一个随机变量；时效性是指可靠性数据产生以及利用与起重机各个阶段的寿命有着密不可分的联系的，起重机各个阶段产生的不同的数据是要完整无误的，这样才便于根据数据来对起重机进行改进、维护以及监控。数据的收集一般有两种，主要是实验室数据以及现场使用数据。实验室数据一般是从实验室得来，所获得的数据具有较强的精确性。

接下来是可靠性数据的整理，在经过可靠性数据的收集之后，得到了最原始的数据，但是这些数据往往是杂乱无章的，因此，这些数据无法对于起重机的可靠性进行分析，这些数据往往要经过不断地系统的整理，才能进起重机可靠性的分析。

3 可靠性失效准则与剩余寿命评估准则

产品的实效会引起重大的事故，这在大型机械设备的实效中尤其重大，就这一点而言，主要的承受载荷的钢结构系统尤其重要，在工程的结构中，通常较为复杂，不同的系统的结构的作用以及要求是不一样的。

（1）失效选取的原则应从结构的可靠性来加以评定。在对于结构的系统进行一个初步的评定之前应当对于结构的失效有一个较为明确的定义。在这里要遵循的原则主要有：第一，结构的特点以及结构内构件的布置的特点定义了结构系统；其次，结构的失效应当考虑设计的要求；此外，在对结构的失效做出一个完整的定义之前，要考虑系统在应用的时候所发挥的作用。

一般而言，结构失效可以被定义为结构系统不能按照设计的要求完成或者实施，其规定的功能就无法实现。前面已经说过，无法用统一的设计要求来定义系统的失效，所以在分析系统的可靠性的时候，必须要根据结构来进行具体的定义。结构的失效，就意味着，结构无法按照设计的要求来对外载进行承受，这个时候，当在外载的作用下，结构的变形超过了规定的设计的要求。

（2）机电类特种设备结构剩余寿命评估准则。大量的机电类的设备钢结构系统的使用年限越来越长，系统结构出现了很多不安全的问题，现在最需要解决的是预测钢结构剩余的使用寿命，另外，如何采取有效的预防措施也需要迫切的解决。结构剩余寿命的预测的基本理论基础是近代数学理论。这就彰显了结构剩余寿命的评估标准的重要性。

结构的技术使用寿命的概念为：结构从投入使用到技术上不能满足使用的要求，也不能满足安全以及外观的要求。这里提到的准则就是指失效准则，这里的规定的极限状态就是结构剩余寿命的评估准则。

结构的使用寿命是由多种因素决定的，影响因素多并且复杂。这是因为，环境条件以及外部载荷性以及结构性能都有很大的随机性，在多种随即因素的影响下，没有一个定值，在预测中，要预测一定实效概率，也就是说要预测一定可靠度的可靠寿命，因此，在确定结构的技术使用寿命之前，需要实现确定一个人们都可以接受的可靠性水平，这样看来，可靠性实效准则的原理与结构剩余评估准则是基本上一致的。

总之，可靠性研究将在以后得到不断地加强，对于起重机故障机理、检测、设计预防等都将有一定的加强，因此，针对桥式起重机钢结构，从结构可靠性的角度出发，从而总结实效判据的选取的原则，进而从结构剩余寿命的角度来讨论实效判据的选取的原则，从而从具体的失效准则来为结构可靠性以及安全的评估提供新的思路，这种方法是必要而且有效的。

[1]杨瑞刚，徐格宁.影响大型复杂机械钢结构系统可靠性的因素分析[J].中国安全科学学报,2007,17(11):16-20.

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