塔式起重機在生產(chǎn)過程中，都會有一項重要的環(huán)節(jié)就是型式試驗，它可判斷新產(chǎn)品設計、制造是否成功，是否符合安全要求，是設計任務書要求的重要判斷依據(jù)。其中結構應力測試是其中一項很重要的試驗內(nèi)容。下文就是針對塔式起重機型式試驗中結構應力測試的相關介紹。

測試工況及載荷

本次型式試驗的樣機型號為QTZ125，它是一種多用途塔式起重機，大工作幅度63m，大額定起重量8t。

結構應力測試點的選擇

結構應力測試點布置如下，起重臂上被2根拉桿分成的三段部位分別選A-A、C-C和E-E三截面，分別在每一截面的上弦桿和一側的下弦桿處貼應變片1和2、4和5、7和8；在2根拉桿B-B、D-D截面分別貼應變片3和6；在上支座F-F截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片9、10和11；在下支座G-G截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片12、13和14；在標準節(jié)H-H截面的兩對角線主弦桿和斜腹桿分別貼應變片15、16和17；在底架兩對角線支腿上分別貼應變片18和19。

結構應力測試原理

本次試驗選擇電阻應變片作為結構應力測試傳感器。塔機測試部位在應力的作用下引起應變片金屬絲電阻值發(fā)生變化，且電阻值的相對變化與應變有如下關系。

式中：ε——單位應變

Μ——電阻絲材料的泊松比

π₁——縱向壓阻系數(shù)

E——材料的彈性模量

由上式可知，電阻值的相對變化與電阻絲長度的變化，面積的變化以及電阻率變化有關，且與應變成正比，因此通過測量電阻變化dR/R便可以測量應變ε，這是應變片的原理，其中，S_g=1+2μ+π₁E，稱為應變片系數(shù)或靈敏度。

應變片電阻值的變化經(jīng)電橋轉換為電壓輸出。選取各橋臂電阻值相等，即R₁=R₂=R₃=R₄=R₀，本次試驗選用半橋單臂連接，相鄰橋臂溫度補償方案。R₁為工作應變片電阻值，在工作時隨被測量變化而變化，而應變片的電阻值不僅隨著應變而且隨著溫度變化而變化，且由溫度變化引起電阻變化的影響很大。由于相鄰兩橋臂電阻的變化所產(chǎn)生的輸出電壓為該兩橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓之差，利用這個特性，可用來作溫度誤差的自動補償，采用一溫度補償應變片R₄，它與工作應變片一起被配置在一電橋的相鄰兩臂上，兩應變片為*相同的應變片，它們分別被粘貼在相同溫度的相同材料上，兩應變片由電阻的溫度變化而引起的阻值變化*相同，這樣將對電橋的輸出電壓無影響，而因正常地輸入載荷引起的阻值變化仍將使電橋失去平衡，從而產(chǎn)生電壓輸出。電橋電源電壓e_x為2VDC，設被測部位產(chǎn)生變形引起的應變片電阻值變化量為ΔR，則：

可見，電橋輸出電壓與應變片的阻值變化量為單調線性變化關系。

儀器采用聚航科技的JHYC靜態(tài)應變儀，由于被測塔機部位機械應變一般在10^-6~10^-3范圍內(nèi)，而且常規(guī)電阻應變片的靈敏度S_g值很?。?/font>S_g≈2），所以其電阻值變化范圍也很小，約為10^-1~10^-4Ω數(shù)量級。應變片在受到外力作用下，電橋輸出微小的應變電壓，此電壓信號由應變放大器實現(xiàn)信號的放大與程控增益，由濾波器完成抗混濾波的功能，通過A/D轉換器變成數(shù)字信號后，由CPU進行數(shù)據(jù)采集及計算處理，將數(shù)據(jù)保存在存儲器中，并進行數(shù)據(jù)顯示和打印，通過usb接口，將數(shù)據(jù)存儲到計算機上，在控制軟件操控下，可對采集的測試數(shù)據(jù)進行分析，從而實現(xiàn)對應變和應力的測試。

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