本标准参照采用国际标准ISO 4310—1981《起重机试验规范和程序》。
1 主题内容与适用范围
本标准规定了岸边集装箱起重机(以下简称起重机)的试验方法。
本标准适用于港口集装箱装卸作业的岸边集装箱起重机。
2 引用标准
GB 3811 起重机设计规范
GB 6067 起重机械安全规程
GB/T 15361 岸边集装箱起重机技术条件
JT 5020 港口装卸机械司机室
3 方法原理概要
3.1 以检测起重机在试验载荷下的工作性能、几何参数,各机构强度,结构强度与刚度,电气设备及布线的正确性、工作可靠性、安全性,液压元件及系统的工作可靠性,整机可靠性及使用安全性为基础进行试验。
3.2 通过载荷试验测定起重机的主要技术性能参数,包括:工作速度,作业范围,几何尺寸,结构强度与刚度,电气元件绝缘性、耐压性及电机电流值,液压件的泄漏及压力值,司机室噪声、照明及司机座席处的振动等。
4 试验仪器设备
4.1 测试用仪器设备和工具必须经法定计量部门计量检定,处于有效期内,精度应满足测试要求。
4.2 试验仪器设备和工具可参照附录A(参考件)。
5 试验条件
5.1 起重机应达到正常工作状态。
5.2 选择无雨、无雪天气进行试验。
5.3 试验时风速应不大于13.80m/s,结构应力测试时风速应不大于8.3m/s。
5.4 试验时环境温度应在-20~45℃之间,结构试验时应在0~40℃之间。
5.5 最大相对湿度应不大于95%,可有凝露、盐雾。
5.6 起重机轨道公差应符合GB/T 15361的规定。
5.7 试验载荷应标定准确,其允许偏差为±1%。
5.8 有特殊要求的起重机,按用户合同要求的条件进行试验。
6 试验程序
6.1 试验准备
6.1.1 试验前目检样机外观,样机的全部工作装置应满足生产需要与设计要求,各传动机构,电气系统调试完毕后均能正常动作,整机无异常现象。
6.1.2 所有金属结构连接应牢固,主要焊缝应符合GB/T 15361的规定。
6.1.3 钢丝绳的缠绕应符合设计及工作要求,钢丝绳不得与其它构件相碰擦,钢丝绳端部的紧固应安全、可靠。
6.1.4 检查各传动件、紧固件的安装情况,连接部位应牢固,润滑和密封性应良好,润滑点及润滑通道、润滑油品质应符合设计规定的要求。
6.1.5 检查各液压元件的耐压性,元件、管路的连接及清洁状况应符合设计的规定。
6.1.6 检测电缆、电机、各电气元件、变压器的绝缘电阻值,绝缘电阻值必须符合GB/T 15361的要求。测量整机接地电阻,接地电阻值必须符合GB/T 15361的规定。
6.1.7 检查电气线路是否符合设计及工作要求,各电气元件的接头是否牢固、安全,室外的接线箱、分线盒、电气元件是否符合GB/T 15361的规定。
6.1.8 检查变压器供电系统的可靠性及其变压数值,照明电源与动力电源是否分开设置。
6.1.9 检查所有安全装置、限位装置是否符合GB 6067的规定。
6.1.10 检查机电电话系统、无线电对讲机及有线扩音广播的有效性与传播范围。
6.1.11 整机的避雷装置与航空警戒灯应完善,风速报警器应有效。
6.1.12 梯子、平台、栏 杆应符合GB 6067的规定。
6.1.13 小车轨道铺设应符合GB/T 15361的规定,小车轨道在前臂梁与主梁铰接点处的安装应满足设计要求。
6.1.14 电气设备室与司机室的空调器应有效,机器房的通风状况应良好。检查司机室、电气设备室、机械房、走道扶梯和吊具的照明情况,照度应符合GB/T 15361的规定。
6.1.15 PLC系统的故障指示性能、PC装置的工作性能应符合设计要求。
6.1.16 检查防风、锚定装置的锁定销、锚定地坑、锚链及夹轨器的工作安全性与可靠性。
6.2 空载试验
6.2.1 空载试验指起重机在空载情况下能否正常动作。各机构、电气控制系统及吊具应在规定的工作范围内正常动作,各限位器及安全装置执行动作应灵敏、可靠、准确,司机室操作手柄、操作按钮与各机构动作应一致。
6.2.2 将吊具从码头平面处上升至终点和极限位置,检查减速开关上终点与极限开关动作的准确性和可靠性。
6.2.3 将前臂梁俯仰至最高位置再下降至水平状态,上、下终点报警和限位应准确,其间终点前减速保护、超速保护及断电保护应有效。俯仰安全钩装置的动作与作用应安全,可靠。
6.2.4 将小车运行至最大前伸距极限位置,反向运行至最大后伸距极限位置,前、后伸距终点低速保护及极限后报警和限位应准确。
6.2.5 将大车运行至码头端部极限位置,端部报警和限位应准确。大车移动时应有报警声。两台起重机之间防撞限位装置应有效。
6.2.6 移动整机,检查起重机供电电缆卷筒的电缆缠绕长度,电缆在缠绕过程中不得有电缆松驰现象,检查电缆卷筒终点开关的准确性和可靠性。
6.2.7 吊具的伸缩、导板动作、平面回转、倾斜及转锁动作应满足设计要求,指示灯显示、限位、联锁应可靠。
6.2.8 吊具减摇装置应满足设计要求。
6.2.9 检查小车在前臂梁、主梁轨道上全过程运行时,小车轮与轨道的接触情况。
6.2.10 起升机构升、降与吊具联锁系统动作应符合设计要求。
6.2.11 小车运行与前臂梁联锁系统动作应符合设计要求。
6.2.12 大车运行与夹轨器,锚定装置联锁系统动作应符合设计要求。
6.2.13 空载试验应在工作范围内以最低工作速度和空载额定速度分别进行起升、小车运行、大车运行、前臂梁俯仰、吊具动作试验,次数不少于三次,测量电机最大电流值、稳态电流值、励磁电流值、电压值。
6.2.14 观察司机视野,司机室应符合JT 5020的规定。
6.2.15 各机构工作未见异常,制动可靠、各限位、安全、指示装置符合GB 6067的规定,则认为此项试验结果良好。
6.3 质量、几何参数的测定
6.3.1 测量运行小车处于海侧轨道与陆侧轨道中间位置,吊具悬空时起重机的总质量、大车轮压值,以三次测量的算术平均值作为测定数据。
6.3.2 几何参数测定
测量起重机有关尺寸是否符合设计要求。
a. 整机全长、全宽、全高(工作时与非工作时);
b. 跨距(大车运行轨距)、基距;
c. 前伸距、后伸距;
d. 主梁下净空高度;
e. 小车轨距、小车轮距。
6.4 技术性能参数测定
6.4.1 起升速度
分别测取空载与额定载荷下起重机以最高速度起升(下降),吊具稳定运行通过10m行程所需的时间,以三次测量的算术平均值作为起升(下降)速度,误差应符合GB/T 15361的规定。
6.4.2 小车运行速度
分别测取空载与额定载荷下小车以最高稳定速度运行通过10m行程所需的时间,以三次测量的算术平均值作为小车运行速度,误差应符合GB/T 15361的规定。
6.4.3 吊具回转角度、倾转角度与速度
吊具空载与额定载荷下以最高回转速度回转、倾转,测量回转角度、倾转角度及相应的回转时间、倾转时间,以三次测量的算术平均值作为吊具回转角度、倾转角度与速度,误差应符合设计要求。
6.4.4 前臂梁俯仰速度与角度
前臂梁以最高速度从水平状态俯仰至上升极限位置并挂钩,再脱钩下降至水平状态,分别测量前臂梁全程上升、下降所用时间及前臂梁与水平面的夹角,以三次测量的算术平均值作为前臂梁俯仰速度与角度,误差应符合GB/T 15361的规定及设计要求。
6.4.5 大车运行速度
起重机沿轨道以最高速度运行,测量吊具空载下整机稳定运行通过10m行程所需的时间,以三次测量的算术平均值作为大车运行速度,误差应符合GB/T 15361的规定。
6.4.6 起升范围
测取吊具从最高位置降至大车轨道面的垂直距离,并计算起升卷筒上剩余工作圈数换算成下降的长度。测量数据与计算长度之和为起重机起升范围,测量值应符合设计要求。起升卷筒上钢丝绳的安全圈数应符合GB 6067的规定与设计要求。
6.4.7 伸距
测量最大工作前伸距、最大工作后伸距,测量值应符合设计要求。
6.4.8 额定生产率
测定起重机1h内装卸集装箱船的箱数,测定值应不小于设计规定的额定生产率。
6.5 静载试验
6.5.1 静载试验是验证起重机承受1.25倍额定载荷时各零部件和结构件的承载能力。由于执行不同的技术标准和订货合同,最大试验载荷可增至1.4倍额定载荷。
6.5.2 静载试验中各机构与结构未产生裂纹、永久变形、油漆打皱,起重机的性能与安全未出现异常,连接处无松动,则认为这项试验良好。
6.5.3 试验时,吊具与试验载荷分别位于最大工作前伸距、最大工作后伸距、海侧与陆侧轨道中间位置。
6.5.4 试验时允许调整起重量限制器及液压系统安全溢流阀压力,但试验后必须调回到规定的数值。
6.5.5 静载试验时,试验载荷悬空离地面100~200mm,并停留10min。
6.5.6 作静载试验时,试验载荷应尽量避免出现载荷冲击现象。
6.6 额定载荷试验
6.6.1 额定载荷试验是检验起重机各工作机构及主要结构件在额定载荷下的工作性能及承载能力。
试验中,各机械工作正常,各部件完好无损,连接处未松动,结构未产生裂纹、永久变形、表面油漆打皱,则认为这项试验良好。
6.6.2 额定载荷试验的工况见表1。
表1

6.6.3 额定载荷试验时,必须检查吊具倾转及减摇系统的性能是否满足设计要求。
6.6.4 测取电机工作时最大电流、稳态电流、励磁电流、电枢电压值。各机构起、制动时间测量值应符合设计要求。
6.6.5 在完成表1规定的试验后,应进行额定载荷下起升、小车运行同时联合动作试验三次,试验过程中,起升、小车制动各进行三次。此外按表1序号1规定的循环内容进行二次偏心载荷试验,偏心距为箱体长、宽的10%(或按订货合同规定),试验中各机构应工作正常、无异常响声,结构件应完好无损。
6.6.6 测量司机室座席处在起升、小车运行同时联合动作时的垂直方向和水平方向的加速度,测量值应不大于0.2g。
6.6.7 检查小车运行至前臂梁与主梁铰点附近时,前臂梁小车轨道与主梁小车轨道交岔处的下沉情况。
6.7 动载试验
6.7.1 动载试验是验证起重机的机构、结构和制动器在1.1倍额定载荷作用下的工作性能及承载能力。由于执行不同的技术标准和订货合同,最大试验载荷可增至1.2倍额定载荷。
6.7.2 试验中各机构工作正常,各机构、结构强度满足要求,无残余变形和损坏现象,连接处未松动,无异常响声,固定结合而不渗油,运动结合面无异常渗油和滴油现象,则认为这项试验良好。
6.7.3 试验时,起重机应按操作规程进行控制,各机构均为中档速度运转或2/3高速运转。
6.7.4 试验中应包括悬挂着的载荷作空中起升运动,试验载荷在空中起动时均不得出现反向动作和瞬时下滑现象。
6.7.5 动载试验的工况见表2
表2

6.7.6 在完成表2规定的循环内容后,应进行1.1倍额定载荷下起升、小车运行同时联合动作试验一次,试验过程中,起升、小车制动各进行二次;各机构应工作正常、无异常响声、结构件完好无损。
6.8 结构强度、刚度试验
6.8.1 结构试验是验证起重机结构件在额定载荷、静态试验载荷和动态试验载荷作用下的承载能力。
6.8.2 试验中结构强度、刚度应满足设计要求,无残余变形和损坏现象,焊缝无裂纹,表面油漆不打皱。
6.8.3 测点选择
应力及变位测试点应根据起重机结构受力分析,合理选定在危险应力区。即:
a. 均匀高应力区;
b. 应力集中区;
c. 压杆的弹性屈曲区。
6.8.4 应变片的粘贴
在应力集中区,应变片应尽可能贴在高应力点。对承受大弯矩同时又承受集中载荷的断面,应考虑在两个位置贴片。即:
a. 应变片贴在集中载荷作用处或近旁;
b. 应变片贴在集中载荷作用处外,承受弯矩值大,且局部挤压应力影响较小处。
6.8.5 粘贴应变片时应避开结构节点处,距离视节点处的加强筋板尺寸大小而定。特殊情况下可在加强筋板上粘贴应变片。
6.8.6 应力及变位测点布置,应记录于附录B(参考件)表中(按表B1、表B2的格式)。
6.8.7 试验前应接好应变检测系统,校准应变片、检测仪器及测量用导线的电阻值,消除任何不正常现象。
6.8.8 结构静载试验工况见表3。
表3

6.8.9 表3第一序号试验次数应不少于三次。
6.8.10 每次试验卸载后,测试仪器系统应处于空载状况下读数,检查各测点应变片回零情况,如果应变片回零值偏差超过±0.03σm/E时,则认为该测点测试无效,查明原因后重新试验。
6.8.11 每次试验测试的应力数据及计算的应力数据均应记入附录B表中(按表B3、表B4的格式)。
6.8.12 在完成表3全部序号试验后,还应进行偏心载荷静载试验,试验按表3序号1的要求进行。
6.8.13 测试完后将最终结果记入附录B表中(按表B5的格式)。
6.8.14 试验过程中,如发现油漆起皱、焊缝开裂、屈曲、残余变形等异常现象,应中止试验并查明原因。
6.8.15 在结构静载试验中,应测量前臂梁、主梁、前门形框、后门形框的挠度、变位,将所测量数据填入附录B表中(按表B8格式)。测量构件及位置为:
a. 表3序号1工况,测量前臂梁最大工作前伸距位置的下挠度,监测前门形框与主梁连接处、后门形框与主梁连接处的变位量。
b. 表3序号5工况,测量主梁海侧轨道与陆侧轨道中间位置的下挠度,监测前门形框与主梁连接处、后门形框与主梁连接处的变位量。
c. 表3序号7工况,测量主梁最大工作后伸距位置的下挠度,监测前门形框与主梁连接处、后门形框与主梁连接处的变位量。
6.8.16 所测结构件挠度及变位应在弹性变形范围内,载荷卸除后被测结构件均应恢复至原位。序号1、5、7工况的测量次数应不少于三次,取三次测量的算术平均值作为测量的挠度及变位量。测量的挠度应符合设计要求。
6.8.17 结构动载试验在完成表3全部序号的试验后进行。
动载试验的测点由静载试验中所测应变值较大点作为选择点,一般选择前臂梁、主梁、前拉杆、前门形框、后门形框上各一点作为测点。
6.8.18 结构的动载试验工况按6.6.5条执行,并将测量的最大动应力、最大静应力、振动频率、衰减时间等数据填入附录B表中(按表B6、表B7格式),试验应不少于三次。
6.8.19 结构的动载试验工况按6.7.6条执行,试验以中档速度进行,次数应不少于二次。试验完毕后,检查各结构件及焊缝是否变形、开裂。
6.9 可靠性试验
6.9.1 试验要求
试验期间不允许带故障作业,起重机作业时不允许进行保养工作。按日(班)分类统计各项试验。
6.9.2 进行可靠性试验的作业班制应采取每日两个工作班以上的连续试验方式,正常情况下,平均日作业时间应不少于14h。
6.9.3 可靠性试验的作业循环情况和试验数据应准确地填入附录C(参考件)表内。
6.9.4 作业可靠性试验的循环次数和基本工况见表4和表5。
表4

表5

注:表中序号2吊具回转机构只进行200次基本工况循环次数试验。
6.9.5 微动下降作业在表5中序号2的下降行程中进行,微动下降行程为1~1.5m然后制动。
6.9.6 作业可靠试验总作业时间的计算
以额定速度完成表5规定的各种工况,每种工况的一次循环时间测量5次,取其算术平均值和为该工况完成一次循环的时间,用公式(1)计算各工况完成规定循环次数所需要的作业时间。
T
i=t
in
i ……………………………………(1)
式中:T
i——某一工况所需的作业时间,h;
t
i——某一工况一次循环的时间,h;
n
i——某一工况的循环次数。
完成作业可靠性试验所需的总作业时间为:

式中:T——可靠性试验总作业时间,h;
n——基本工况数。
6.9.7 拆检
可靠性试验后,应对整机的有关部位进行拆检,详细记录拆检的情况,必要的零件要拍照。对液压系统应测定液压油污染情况。
拆检项目及内容见表6。
表6

6.9.8 可靠性试验结论
6.9.8.1 作业率按公式(3)计算:
A=[T
0/(T
0+T
1)]×100%≥[A] ……………………(3)
式中:A——作业率;
T
0——总作业时间,h;
T
1——维修时间,h;
[A]=91%。
6.9.8.2 试验的平均无故障工作时间按公式(4)计算:
T
2=T
0/(n+1) …………………………(4)
式中:T
2——平均无故障工作时间,h;
n——总故障次数。
试验平均无故障工作时间应不小于200h(故障是指在规定的作业时间内,出现危及人身安全或对产品基本功能有影响的零部件的重大损坏而使被检测样机发生停机的故障)。或按订货合同规定。
6.9.9 其他要求
6.9.9.1 起重机必须在规定的试验时间内完成表4规定的循环次数,规定的试验时间(包括作业时间和维修时间)按公式(5)计算:
T
n=T/[A] ………………………………(5)
式中:T
n——规定的试验时间,h;
T——按公式(2)确定的数值;
[A]=91%。
6.9.9.2 试验期间,固定结合而不允许渗油,有相对运动部位不允许有异常渗油和滴油现象。
6.9.9.3 新产品的可靠性试验,允许更换零件,按其损坏的性质决定是否重新进行与该部位有关的可靠性试验。
6.9.9.4 新产品的可靠性试验,其维修时间,只记故障排除时间。
6.10 工业性试验
起重机必须完成不少于25000自然箱的起重作业工业性试验。工业性试验作业时间内包括可靠性试验作业次数。
工业性试验应由制造厂和用户(典型用户)共同负责并详细记录作业条件、试验工况、每次起吊的载荷、总作业时间。试验中起重机不得发生重大损坏或性能异常现象。对试验期间起重机出现的任何不正常现象或事故应详细记录并提出分析和处理意见。
6.11 液压设备
6.11.1 起重机液压系统中的主要液压元件,应具有制造厂的合格证或试验报告。
6.11.2 试验时液压油应按供方规定装至工作液面,油的品质应符合设计规定的要求。
6.11.3 试验前应检查液压缸的软管连接是否松驰,各部阀的出入口是否装反,法兰螺栓是否按规定扭力拧紧,液压缸密封圈松紧是否适度。
6.11.4 油泵起动时,安全溢流阀应卸载。安全溢流阀的调整压力不得超过液压系统的最高容许压力。
6.11.5 试验后检查液压缸、活塞杆表面是否光洁、无损伤。防尘圈及防尘套是否密封良好,无破损。液压系统各连接处有无松动。
6.12 电气设备
6.12.1 试验前应检查电气设备的额定工作电压是否与电源电压等级相符。
6.12.2 试验前应检查电气系统配电装置。即:
a. 电源引线敷设应按电压等级排列整齐、无挤压、磨碰之处;
b. 配电柜、屏、箱、盘、板应坚固完整,漆饰均匀,标志编号应清楚,母线相序色标(绿、黄、红)应明确,零线为黑色,所有接头连接应紧固,线端应有标号,内部元件应齐整无损、容量规格应符合设计要求。露天的配电柜、屏、箱、盘、板应水密良好;
c. 控制器件、保护器件等所有各种机件应完整可靠、无油污、尘土及烧蚀痕迹;
d. 控制器零位保护应符合设计要求。
6.12.3 测量电气系统线路、电器绝缘电阻时,必须切断电源及有关与零线连接之处。
6.12.4 驱动器、中间继电器、接触器、保护继电器、励磁线圈等在85%~110%额定电压范围内,应正常工作。
6.12.5 电气部分的密封性能应保证电气外罩绝缘性良好,对人体无伤害。
6.13 噪声测定
6.13.1 起重机作业时,密封的司机室内噪声应符合JT5020的规定。
6.14 安全保护装置
起重机的安全保护装置必须符合GB 6067的规定,整机的安全保护装置应满足设计要求。
6.14.1 当起吊试验载荷达到110%额定载荷时,超负荷保护装置应有效,报警、起升机构断电应灵敏可靠。
6.14.2 司机室内动力电源紧停开关应有效、可靠。
6.14.3 设于海、陆侧及机器房内动力电源紧停开关应有效、可靠。
6.15 焊接检查
起重机在试验前应对结构件焊缝外观进行检查,焊缝的外观、高度及质量应符合GB/T 15361的规定及设计要求;重要结构件的焊缝,制造厂应出具超声波探伤(UT)或射线探伤(RT)检查结果报告;对结构焊接材料应核实是否符合设计要求。试验后如发现有异常焊缝,应详细记录其所处部位及整机的实际状态,必要时可对异常焊缝处进行超声波探伤。
6.16 吊具
a. 吊具的倾斜角度应符合设计要求,吊具的倾斜应灵活自如;
b. 测量吊具伸缩的往返行程动作时间;
c. 吊具的转销与顶销的动作及联锁应满足工作需要;
d. 吊具导板动作的工作状况应有效、可靠;
e. 检查吊具上所有限位装置的有效性、可靠性;
f. 吊具转销箱上的导轮应转动灵活。
6.17 其他
6.17.1 涂装检查
整机油漆应符合GB/T 15361的规定与设计要求,检查油漆是否有涂斑、漏漆和剥落现象。
整机的标牌,性能表牌应按设计要求安装齐全,表示应清楚。
6.17.2 温升测量
起重机的起升、小车运行机构连续运转8h后,电机、轴承、减速器润滑油的温升应符合GB/T 15361的规定与设计要求。
6.17.3 电梯
起重机电梯检测应由用户所在地劳动安全部门负责进行。
7 试验结果的计算和评定
在完成本标准第6章规定的试验后,应对检测数据进行整理与计算,定出试验评定报告。
试验报告要标明所试验样机的编号、型号、规格及执行的产品标准代号,记下试验日期、地点及检测人员的姓名,详细记录每种试验工况下的载荷、位置、状态、程序和结论,并将试验结论和检测结果列成表格注明。
附录A
试验仪器和工具
(参考件)

附录B
结构测点布置图及读数记录和测试结果表
(参考件)
表B1 应力测点布置图

表B2 变位测点布置图

表B3 静应变测试读数记录表

表B4 静应力计算记录表

表B5 静应力测试结果表

表B6 动应力测试记录及结果表

表B7 振动频率衰减时间测试记录及结果表

表B8 静变位测试读数记录及结果表

附录C
可靠性试验记录表
(参考件)
附加说明:
本标准由中华人民共和国交通部提出。
本标准由交通部水运科学研究所归口。
本标准由交通部标准计量研究所、武汉交通科技大学、上海海运学院、交通部上海港口机械制造厂负责起草。
本标准主要起草人钞伟、桂寿平、钱仲庸、陈紫云。