王保定

摘 要：在我国桥梁建筑项目增加的过程中，起重机械金属结构的应用也越发广泛。本文在了解当前起重机械运行情况的基础上，明确金属结构具备的作用，深层探索起重机械金属结构振动与故障诊断的内容与方法，以期提出有效的解决方案。

关键词：起重机械;金属结构;振动;故障诊断

中图分类号：U653.921 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0089-02

在社会经济不断发展，科学技术持续革新的背景下，现代工业的发展步伐越来越快，此时起重机械不仅要面临复杂多变的工作环境，还要着重分析金属结构带来的振动故障。作为起重机械工作的重要组成部分，金属结构决定了起重机械的使用寿命应用时间，因此为了保障工业生产工作可以有序进行，工作人员要加大起重机械金属结构振动与故障诊断的研究力度。

1 金属结构在起重机械中的应用

1.1 金属结构分析

从本质上讲，起重机的结构通常由三大部分组成：其一为机架;其二为机构（包括起升机构、运行机构、旋转机构、变幅机构等）;其三为控制系统。而金属结构主要是指建筑物中承担荷载而起骨架的部分，像钢、土木及钢筋混凝土等。了解实践案例可知，不管是在建筑施工还是工业生产中应用金属结构，其都具备安全性强、机械性能高、塑性优越及组织均匀等优势。

1.2 应用分析

对起重机械而言，最常引用金属结构的类型门座起重机、门式起重机及桥式起重机等。其为桥式起重机，通常情况下引用在工厂、仓库、料场等场所。需要注意的是，起重机运输机引用金属结构的类型虽然非常多，但从受力性质分析，其主要分为三种基本构件：其一，轴心受力构件。像门架斜撑杆、轮胎吊的拉杆与压杆等;其二，受弯构件。像车架的横梁、桥吊的主梁等。以塔式起重機的吊臂为例，因为塔式起重机是结合杠杆作用设计出来的，因此其具备的吊臂就是机械设备吊起重物的重要依据;其三，压弯构件。像装卸桥的刚性支腿、门机臂架等。

受起重机工作繁忙、移动式等特点的影响，其对金属结构的要求主要分为以下几点：其一，安全可靠且具备一定的稳定性;其二，重量轻、材料消耗小且制造需要消耗的成本很低、安装操作也非常简单;其三，外形看起来非常美观。

2 起重机金属结构振动与故障诊断问题分析

对桥式起重机而言，其作为当前社会发展经常引用的装载运输工具，被大量引用在机械制造、冶金等行业中。但由于桥式起重机是一个较为复杂的振动系统，其中包含大量的线性与非线性的弹性元件。在工作过程中，台车的负载摆动会引发整体设备的振动，进而对结构等产生负面影响，导致零件或结构出现位移等问题，以此减少系统工作的效率和质量，严重的情况下还会出现不可预计的安全事故，最终造成人员财产损失。由此可知，明确桥式起重机金属振动原因至关重要。整合实践案例分析可知，针对桥式起重机进行振动研究的方法主要分为两种，其一是在现场进行检验，虽然有效但需要消耗大量的时间和金钱;其二，是通过计算机仿真方法构建数学模型，这样不但可以深层探索影响振动的原因，而且有助于减少对桥式起重机的影响。下面对涌现出的问题进行分析：

第一，振动失效与故障机理的研究存在缺陷。据了解，我国当前针对起重机械金属振动的相关研究并不完善，尤其是在结构失效、故障分析等方面有很多问题。通过分析结构疲劳失效和结构振动响应展现出的关联可知，出现结构失效的原因是出现振动疲劳，而后又受金属结构、重要零件的运行制约。在腐蚀、裂缝等内容的影响下，致使金属结构的整体受力出现变化，且会影响结构的内应力划分情况和固定的频率，并引发疲劳、振动等问题，这在动态荷载的引导下，会让局部模态额荷载出现作用力，进而带来负面影响[1]。例如。

第二，故障诊断的方法过少。其一，研究设备运行阶段获取的大量信号;其二，明确信号中的各类特征信号，而后了解与故障有关的征兆;其三，在征兆的引导下实施有效的故障诊断工作。现阶段，工作人员通过引用小波变换、傅立叶变换等形式进行操作，都是从内积原理入手划分进行信号划分，这样不仅可以更快引用与特征波形类似的基函数信号实施操作，还能从中获取更多的故障特点，而后提出有效的故障诊断信息，进而优化实践诊断工作。对当前系统涌现出的问题而言，工作人员可以选择的诊断方法非常少，且具有可靠性的诊断方法也存在限制。尤其是在服役阶段，金属结构很容易出现不必要的损耗或带来早期故障，这样对后续信号处理而言，难以及时追踪故障出现的原因[2]。例如，桥式起重机在机构运行时，减速器在桥架上振动。出现这一问题的原因在于以下几点：其一，减速器底座地脚螺丝松动，紧固不牢所致。工作人员只需要紧固地脚螺丝将其固牢即可;其二，减速器输入轴与电机轴不同心或减速器输出轴与所带动工件轴不同心，均会导致减速器在运转时机身颤抖。此时，工作人员要通过重新调整减速器，使其达到同心度之要求即可消除振动;其三，减速器底座支承刚结构刚度差，在工作时会因为产生变形而发生振动现象，这就需要工作人员加固支承架提高其刚度。

第三，智能诊断系统过于单一。要想保障起重机械得到长久应用，最重要的是构建完善的智能诊断系统。多种类型的智能诊断方法对某一特殊、较为简单的目标实施故障诊断，不仅可以展现出独特的优势，还能为后续工作运行奠定基础。当前，工作人员可以选择的人工智能诊断方式有很多种，但大部分都是要在满足一定假设条件和人为设置数据的基础上进行操作，这就要求工作人员在实践发展中持续探索有关振动故障诊断系统，以期构建更为适宜和完善的智能诊断系统。以桥式起重机为例，工作人员在计算机仿真建模的过程中，不但可以更快了解整体设备运行涌现出的数据变化，而且能为桥式起重机的应用奠定基础。

3 起重机械金属结构振动与故障诊断应用分析

3.1 振动测试

了解起重机整体运行结构可知，有关振动的探究涉及到振型、频率及阻尼比等，而当前最常引用的方法就是模态分析技术，其通过整合模态测试优化技术等工作经验，先构建结构的有限元模型，以此获取相对应的模态数据，而后通过试验操作进行完善，以此提升模态实验检测数据的有效性和完善性。在试验分析法的引导下，工作人员对比分析工作现场获取的模态数据和解析分析法的模态，能有效判断结构损伤情况，以此明确其中存在的问题，而后获取更多的振动响应数据信息。其为某型号龙门起重机有限元分析，模型依据板壳单元建模的方式进行操作，主要实施了起重机的静力分析和模态分析。

3.2 振动故障诊断

整合实践案例可知，工作人员在研究起重机械金属结构振动与故障时，会引用层次分析法进行操作，具体包含了整体性能、影响因素、子系统等内容。通常情况下，工作人员会从以下两方面入手：

其一，突破单故障研究理念。若是起重机的关键零件等出现损耗、裂缝等问题，一般都会引发级联现象，此时振动信号并不是多个单故障征兆信号重叠到一起，而是彼此接合，如果直接诊断某一个故障，很容易对金属结构的运行造成影响。因此，在评估起重机械安全运行水平的过程中，工作人员要通过信号处理单故障诊断工作，并科学划分振动信号和其他干扰因素，而后在了解单故障损耗信息和故障诊断的过程中，深层探索群故障结合的特点，以此实现对多个故障损伤模式的诊断和判别[3]。

其二，突破零部件故障研究理念。对起重机械而言，在对零部件的振动故障进行诊断时，若只检测出诱发性故障，不但无法从本质上解决问题，而且会为后续工作埋下安全隐患，因此工作人员要从整体系统入手进行振动故障分析，明确系统中各个零件的动力特点和关系，以此获取初期的故障结论，而后继续研究系统出现问题的根本原因[4]。

4 结语

综上所述，起重机械不管是在现实生活中还是行业发展中都具有积极作用，不但能提升人们的生活质量水平，而且可以满足人们在新时代发展中提出的各项要求。除此之外，有关振动信号的测量与分析工作也在工业生产中展现出了应用优势，虽然当前起重机械金属结构振动与故障诊断依旧存在很多缺陷，但有關研究工作得到了企业和专家人员的关注，并开始结合实践工作要求和内容进行深层探索.相信在不久的将来，市场中会涌现出大量科学而有效的解决方案，以此提升起重机械运行效率和安全，并实现预期设定的发展目标。

参考文献

[1] 曾涛.港口门座起重机金属结构故障诊断论述[J].科技创新与应用，2016（33）：129-129.

[2] 倪仁墀.门式起重机常见故障及处理对策[J].机电技术，2017（3）：92-93.

[3] 边晓伟，杨东东，张帆.塔式起重机结构有限元设计计算[J].建筑机械，2017（10）：54-57.

[4] 廖志雄，周叶平，张伟洪.起重机械金属结构喷涂聚脲涂层的力学性能研究[J].热加工工艺， 2017（20）：158-160.