JP7419977B2 - Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method - Google Patents
Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7419977B2 JP7419977B2 JP2020097559A JP2020097559A JP7419977B2 JP 7419977 B2 JP7419977 B2 JP 7419977B2 JP 2020097559 A JP2020097559 A JP 2020097559A JP 2020097559 A JP2020097559 A JP 2020097559A JP 7419977 B2 JP7419977 B2 JP 7419977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fatigue damage
- stress
- evaluation
- evaluation target
- boom
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 138
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 106
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 24
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Jib Cranes (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、移動式クレーンの疲労損傷評価装置、疲労損傷評価プログラムおよび疲労損傷評価方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、移動式クレーンの下部構造体の疲労損傷を評価するための装置、プログラムおよび方法に関する。 The present invention relates to a fatigue damage evaluation device, a fatigue damage evaluation program, and a fatigue damage evaluation method for a mobile crane. More particularly, the present invention relates to an apparatus, program, and method for evaluating fatigue damage of a mobile crane undercarriage.
移動式クレーンの構成部材のメンテナンス時期の到来を作業量に基づき判断することがある。例えば、特許文献1には、ホイールクレーンの下部走行体の被害量を算出することが開示されている。港湾荷役を行なう場合、クレーン装置は約90度の旋回範囲内での作業を繰り返す。そこで、上部旋回体の旋回中心周りに4つの旋回範囲を設け、旋回範囲毎に被害量を算出する。旋回範囲毎の被害量が均一になるように、オペレータがホイールクレーンの岸壁に対する向きを適宜変更する。そうすることで、下部走行体の特定箇所の部材が早期に疲労破壊することを抑制できる。 The timing of maintenance of components of a mobile crane may be determined based on the amount of work. For example, Patent Document 1 discloses calculating the amount of damage to an undercarriage of a wheel crane. When carrying out cargo handling at a port, the crane device repeatedly performs operations within a turning range of about 90 degrees. Therefore, four turning ranges are provided around the turning center of the upper rotating body, and the amount of damage is calculated for each turning range. The operator appropriately changes the orientation of the wheel crane with respect to the quay so that the amount of damage in each turning range is uniform. By doing so, it is possible to suppress early fatigue failure of members at specific locations on the lower traveling body.
移動式クレーンの場合、旋回台を支持する部材に生じる応力はブームの旋回角によって大きく変わる。しかし、従来技術では、ブームの旋回角を考慮して疲労損傷を評価することはなされておらず、評価精度が低かった。 In the case of a mobile crane, the stress generated in the members supporting the swivel base varies greatly depending on the swing angle of the boom. However, in the conventional technology, fatigue damage was not evaluated in consideration of the swing angle of the boom, and the evaluation accuracy was low.
本発明は上記事情に鑑み、移動式クレーンの構成部材の疲労損傷を精度よく評価できる疲労損傷評価装置、疲労損傷評価プログラムおよび疲労損傷評価方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a fatigue damage evaluation device, a fatigue damage evaluation program, and a fatigue damage evaluation method that can accurately evaluate fatigue damage of structural members of a mobile crane.
第1発明の疲労損傷評価装置は、評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価装置であって、前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定するモーメント測定器と、前記ブームの旋回角を測定する旋回角測定器と、前記モーメント測定器および前記旋回角測定器の測定値が入力される演算装置と、を備え、前記演算装置は、吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めることを特徴とする。
第2発明の疲労損傷評価装置は、第1発明において、前記演算装置は、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めることを特徴とする。
第3発明の疲労損傷評価装置は、第1または第2発明において、前記演算装置は、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断することを特徴とする。
第4発明の疲労損傷評価装置は、第1~第3発明のいずれかにおいて、前記評価対象部位は前記旋回台が搭載されたフレームの前方部分または後方部分であることを特徴とする。
第5発明の疲労損傷評価装置は、第1~第3発明のいずれかにおいて、前記評価対象部位は前記旋回台とフレームとの間に介在する旋回ベアリングを該フレームに固定するボルトであることを特徴とする。
第6発明の疲労損傷評価プログラムは、評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価をするようコンピュータを機能させるための疲労損傷評価プログラムであって、前記ブームに作用する倒伏モーメントおよび前記ブームの旋回角の測定値が入力され、吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めるよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第7発明の疲労損傷評価プログラムは、第6発明において、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めるよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第8発明の疲労損傷評価プログラムは、第6または第7発明において、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第9発明の疲労損傷評価方法は、評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価方法であって、前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定し、前記ブームの旋回角を測定し、吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めることを特徴とする。
第10発明の疲労損傷評価方法は、第9発明において、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めることを特徴とする。
第11発明の疲労損傷評価方法は、第9または第10発明において、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断することを特徴とする。
The fatigue damage evaluation device of the first invention is a fatigue damage evaluation device for a mobile crane having a lower structure including a portion to be evaluated, a swivel mounted on the lower structure, and a boom provided on the swivel. The device includes a moment measuring device for measuring a lodging moment acting on the boom, a swinging angle measuring device for measuring a swinging angle of the boom, and the measurement values of the moment measuring device and the swinging angle measuring device are inputted. a calculation device, the calculation device calculates the fluctuation range of stress occurring in the evaluation target portion based on the measured values of the lodging moment and the turning angle for each operation from the lifting of the suspended load to the landing. A stress amplitude ratio, which is a ratio to the total amplitude of rated stress, is determined, a one-work fatigue damage value is determined from the stress amplitude ratio, and the one-work fatigue damage value is integrated over a predetermined period to obtain a cumulative fatigue damage value. shall be.
In the fatigue damage evaluation device of a second aspect of the invention, in the first aspect, the calculation device calculates a load factor that is a ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value, and calculates the load factor from the change in the turning angle during the period of the one work. The present invention is characterized in that an amplitude rate of stress occurring in the evaluation target region is determined, and the stress amplitude ratio is determined by multiplying the load rate by the amplitude rate.
In the fatigue damage evaluation device of a third invention, in the first or second invention, the calculation device calculates the cumulative fatigue damage value from the start of use of the evaluation target part to the present, and the cumulative fatigue damage value is calculated from the cumulative fatigue damage value. The present invention is characterized in that it is determined that the lifespan of the evaluation target region has reached when the lifespan threshold value determined for the evaluation target region is exceeded.
A fatigue damage evaluation device according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the evaluation target region is a front portion or a rear portion of a frame on which the swivel table is mounted.
A fatigue damage evaluation device according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the evaluation target part is a bolt that fixes a slewing bearing interposed between the swivel base and the frame to the frame. Features.
The fatigue damage evaluation program of the sixth invention is a fatigue damage evaluation program for a mobile crane having a lower structure including a portion to be evaluated, a swivel base mounted on the lower structure, and a boom provided on the swivel base. This is a fatigue damage evaluation program for operating a computer to perform a fatigue damage evaluation program, in which the measured values of the lodging moment acting on the boom and the swing angle of the boom are input, and the program calculates the fatigue damage evaluation program for each operation from the lifting of the suspended load to the landing. , based on the measured values of the lodging moment and the turning angle, determine a stress amplitude ratio, which is the ratio of the fluctuation range of stress occurring in the evaluation target part to the total amplitude of rated stress, and determine a one-work fatigue damage value from the stress amplitude ratio. The present invention is characterized in that the computer is operated to calculate a cumulative fatigue damage value by integrating the fatigue damage values for one work over a predetermined period.
A fatigue damage evaluation program according to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, calculates a load factor that is a ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value, and calculates the load factor that is the ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value, The present invention is characterized in that the computer is operated to determine the amplitude ratio of the generated stress, and to calculate the stress amplitude ratio by multiplying the load ratio by the amplitude ratio.
A fatigue damage evaluation program according to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, calculates the cumulative fatigue damage value from the start of use of the evaluation target part to the present, and determines the cumulative fatigue damage value for the evaluation target part. The present invention is characterized in that the computer is operated so as to determine that the lifespan of the evaluation target region has reached when the lifespan threshold value determined by the evaluation target region has been exceeded.
A fatigue damage evaluation method according to a ninth aspect of the invention is a fatigue damage evaluation method for a mobile crane having a lower structure including a portion to be evaluated, a swivel base mounted on the lower structure, and a boom provided on the swivel base. The method includes measuring the lodging moment acting on the boom, measuring the swing angle of the boom, and calculating the measured values of the lodging moment and the swing angle for each operation from the lifting of the suspended load to the landing. Based on the above, find the stress amplitude ratio which is the ratio of the range of stress fluctuation occurring in the evaluation target part to the total amplitude of rated stress, find the one-work fatigue damage value from the stress amplitude ratio, and integrate the one-work fatigue damage value for a predetermined period. The method is characterized in that the cumulative fatigue damage value is determined.
In the fatigue damage evaluation method of the tenth invention, in the ninth invention, a load factor that is a ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value is determined, and the load rate is determined based on the change in the turning angle during the period of the one work. The present invention is characterized in that the amplitude ratio of the generated stress is determined, and the stress amplitude ratio is determined by multiplying the load rate by the amplitude ratio.
In the fatigue damage evaluation method of an eleventh invention, in the ninth or tenth invention, the cumulative fatigue damage value is determined from the start of use of the evaluation target part to the present, and the cumulative fatigue damage value is determined for the evaluation target part. It is characterized in that it is determined that the lifespan of the evaluation target region has reached when the lifespan threshold value determined by the evaluation target region has been exceeded.
第1および第2発明によれば、ブームの旋回角を考慮した応力振幅比に基づいて累積疲労損傷値を求めるため、評価対象部位の疲労損傷を精度よく評価できる。
第3発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
第4発明によれば、フレームの前方部分または後方部分の疲労損傷を精度よく評価できる。
第5発明によれば、旋回ベアリングを固定するボルトの疲労損傷を精度よく評価できる。
第6および第7発明によれば、ブームの旋回角を考慮した応力振幅比に基づいて累積疲労損傷値を求めるため、評価対象部位の疲労損傷を精度よく評価できる。
第8発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
第9および第10発明によれば、ブームの旋回角を考慮した応力振幅比に基づいて累積疲労損傷値を求めるため、評価対象部位の疲労損傷を精度よく評価できる。
第11発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
According to the first and second aspects of the invention, since the cumulative fatigue damage value is determined based on the stress amplitude ratio in consideration of the swing angle of the boom, it is possible to accurately evaluate the fatigue damage at the evaluation target site.
According to the third invention, it is possible to detect that the life of the evaluation target region has come to an end, so that maintenance can be prompted at an appropriate time.
According to the fourth invention, it is possible to accurately evaluate fatigue damage in the front portion or rear portion of the frame.
According to the fifth invention, it is possible to accurately evaluate fatigue damage of a bolt that fixes a swing bearing.
According to the sixth and seventh inventions, since the cumulative fatigue damage value is determined based on the stress amplitude ratio in consideration of the swing angle of the boom, it is possible to accurately evaluate the fatigue damage at the evaluation target site.
According to the eighth invention, it is possible to detect that the life of the evaluation target region has come to an end, so that maintenance can be prompted at an appropriate time.
According to the ninth and tenth aspects, since the cumulative fatigue damage value is determined based on the stress amplitude ratio in consideration of the swing angle of the boom, it is possible to accurately evaluate fatigue damage at the evaluation target site.
According to the eleventh invention, it is possible to detect that the life of the evaluation target region has come to an end, so that maintenance can be prompted at an appropriate time.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第1実施形態〕
(移動式クレーン)
本発明の第1実施形態に係る疲労損傷評価装置は、移動式クレーンの疲労損傷を評価するのに用いられる。移動式クレーンの種類は特に限定されない。移動式クレーンとして、オールテレーンクレーン、ラフテレーンクレーン、トラッククレーン、積載形トラッククレーンなどが挙げられる。以下、積載形トラッククレーンの場合を例に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
[First embodiment]
(mobile crane)
The fatigue damage evaluation device according to the first embodiment of the present invention is used to evaluate fatigue damage of a mobile crane. The type of mobile crane is not particularly limited. Examples of mobile cranes include all-terrain cranes, rough terrain cranes, truck cranes, and load-bearing truck cranes. Hereinafter, the case of a loading type truck crane will be explained as an example.
図1に示すように、積載形トラッククレーンCRは汎用トラック10を有する。汎用トラック10の前方部分には運転室11が設けられており、後方部分には荷台12が設けられている。汎用トラック10の車両フレーム13のうち、運転室11と荷台12との間の部分には、小型クレーン20が搭載されている。 As shown in FIG. 1, the load-bearing truck crane CR has a general-purpose truck 10. As shown in FIG. A driver's cab 11 is provided in the front part of the general-purpose truck 10, and a loading platform 12 is provided in the rear part. A small crane 20 is mounted in a portion of the vehicle frame 13 of the general-purpose truck 10 between the driver's cab 11 and the loading platform 12.
小型クレーン20は車両フレーム13上に固定されたフレーム21を有する。フレーム21には旋回台22が旋回可能に設けられている。旋回台22の上端部にはブーム23が起伏可能に設けられている。旋回台22にはウインチが内蔵されている。このウインチから延ばされたワイヤロープはブーム23の先端部まで導かれている。ワイヤロープはブーム23の先端部とフック24とに設けられた滑車に掛け回されている。これにより、フック24はブーム23の先端部から吊り下げられている。フック24には吊荷LOが吊り下げられる。 The small crane 20 has a frame 21 fixed on the vehicle frame 13. A swivel base 22 is rotatably provided on the frame 21. A boom 23 is provided at the upper end of the swivel base 22 so as to be able to rise and fall. The swivel base 22 has a built-in winch. A wire rope extended from this winch is guided to the tip of the boom 23. The wire rope is wrapped around a pulley provided at the tip of the boom 23 and the hook 24. Thereby, the hook 24 is suspended from the tip of the boom 23. A hanging load LO is suspended from the hook 24.
小型クレーン20は油圧回路により油圧駆動される。小型クレーン20には油圧回路を操作する操作レバー群25が設けられている。操作者は操作レバー群25を用いて小型クレーン20を操作できる。 The small crane 20 is hydraulically driven by a hydraulic circuit. The small crane 20 is provided with a group of operating levers 25 for operating a hydraulic circuit. The operator can operate the small crane 20 using the control lever group 25.
小型クレーン20は油圧回路を制御する制御装置26を有する。制御装置26はCPU、メモリなどで構成されたコンピュータである。制御装置26からの制御信号に基づいて油圧回路が動作する。これにより、制御装置26は小型クレーン20の動作を制御する。 The small crane 20 has a control device 26 that controls the hydraulic circuit. The control device 26 is a computer composed of a CPU, memory, and the like. The hydraulic circuit operates based on a control signal from the control device 26. Thereby, the control device 26 controls the operation of the small crane 20.
小型クレーン20は制御装置26と双方向に通信可能な遠隔操作端末を有してもよい。遠隔操作端末は、いわゆるラジコン送信機をはじめとする無線操作端末でもよいし、有線操作端末でもよい。操作者は遠隔操作端末を用いて小型クレーン20を操作できる。 The small crane 20 may have a remote control terminal that can communicate bidirectionally with the control device 26. The remote control terminal may be a wireless control terminal such as a so-called radio-controlled transmitter, or a wired control terminal. An operator can operate the small crane 20 using a remote control terminal.
小型クレーン20はアウトリガ装置30を有する。図2に示すように、フレーム21は水平に配置された筒部を有する。筒部は断面が略矩形の筒形の部材であり、両端が開口している。筒部の両端の開口部には、それぞれ、アウトリガ内箱31が挿入されている。アウトリガ内箱31は断面が略矩形の梁部材である。アウトリガ内箱31の先端部にはアウトリガジャッキ32が設けられている。アウトリガジャッキ32は油圧シリンダで構成される。アウトリガジャッキ32は積載形トラッククレーンCRの左右両側に配置される。 The small crane 20 has an outrigger device 30. As shown in FIG. 2, the frame 21 has a horizontally arranged cylindrical portion. The cylindrical portion is a cylindrical member having a substantially rectangular cross section and is open at both ends. Outrigger inner boxes 31 are inserted into the openings at both ends of the cylindrical portion, respectively. The outrigger inner box 31 is a beam member having a substantially rectangular cross section. An outrigger jack 32 is provided at the tip of the outrigger inner box 31. The outrigger jack 32 is composed of a hydraulic cylinder. The outrigger jacks 32 are arranged on both left and right sides of the loading type truck crane CR.
クレーン作業を行なう際にはアウトリガ装置30を張り出す。アウトリガ装置30を張り出すには、アウトリガ内箱31を筒部から引き出し、アウトリガジャッキ32を伸長してフロート33を地面に接触させる。アウトリガジャッキ32を接地すると、積載形トラッククレーンCRの重量の一部がアウトリガ装置30にかかる。これにより積載形トラッククレーンCRが支持される。クレーン作業の終了後はアウトリガ装置30を格納する。アウトリガ装置30を格納するには、アウトリガジャッキ32を収縮して、アウトリガ内箱31を筒部に引き込む。 When performing crane work, the outrigger device 30 is extended. To extend the outrigger device 30, the outrigger inner box 31 is pulled out from the cylindrical portion, the outrigger jack 32 is extended, and the float 33 is brought into contact with the ground. When the outrigger jack 32 is grounded, a portion of the weight of the loaded truck crane CR is applied to the outrigger device 30. This supports the loading type truck crane CR. After the crane work is completed, the outrigger device 30 is stored. To store the outrigger device 30, the outrigger jack 32 is retracted and the outrigger inner box 31 is drawn into the cylindrical portion.
図4に示すように、フレーム21と旋回台22と間には旋回ベアリング27が介在している。旋回ベアリング27は、外輪27aと、外輪27aの内側に嵌め込まれた内輪27bとを有する。外輪27aと内輪27bとの間には複数のベアリングボールが介在しており、外輪27aは内輪27bに対して旋回可能となっている。 As shown in FIG. 4, a swing bearing 27 is interposed between the frame 21 and the swing base 22. The swing bearing 27 has an outer ring 27a and an inner ring 27b fitted inside the outer ring 27a. A plurality of bearing balls are interposed between the outer ring 27a and the inner ring 27b, and the outer ring 27a can rotate relative to the inner ring 27b.
外輪27aには複数のボルトにより旋回台22が固定されている。また、内輪27bはボルト27cによりフレーム21の天板21aに固定されている。ボルト27cは内輪27bの周方向に沿って複数設けられている。旋回ベアリング27により、旋回台22はフレーム21に対して旋回可能となっている。 The swivel base 22 is fixed to the outer ring 27a with a plurality of bolts. Further, the inner ring 27b is fixed to the top plate 21a of the frame 21 with bolts 27c. A plurality of bolts 27c are provided along the circumferential direction of the inner ring 27b. The swivel bearing 27 allows the swivel base 22 to rotate relative to the frame 21 .
旋回ベアリング27には駆動装置28が設けられている。駆動装置28は油圧モータ28aを有する。油圧モータ28aの回転軸は減速機28bを介してピニオンギヤ28cに連結している。外輪27aの外周面にはギヤが形成されている。外輪27aのギヤとピニオンギヤ28cとが噛み合わされている。油圧モータ28aが駆動すると、ピニオンギヤ28cが回転し、外輪27aが内輪27bに対して旋回する。これにより、旋回台22が旋回する。 The swing bearing 27 is provided with a drive device 28 . The drive device 28 has a hydraulic motor 28a. A rotating shaft of the hydraulic motor 28a is connected to a pinion gear 28c via a reduction gear 28b. A gear is formed on the outer peripheral surface of the outer ring 27a. The gear of the outer ring 27a and the pinion gear 28c are engaged. When the hydraulic motor 28a is driven, the pinion gear 28c rotates, and the outer ring 27a turns relative to the inner ring 27b. As a result, the swivel base 22 rotates.
なお、旋回ベアリング27の外輪27aをフレーム21に固定し、内輪27bを旋回台22に固定してもよい。この場合、内輪27bの内周面に形成したギヤにピニオンギヤ28cを噛み合わせれば、油圧モータ28aの駆動により旋回台22を旋回させることができる。 Note that the outer ring 27a of the swivel bearing 27 may be fixed to the frame 21, and the inner ring 27b may be fixed to the swivel base 22. In this case, by meshing the pinion gear 28c with a gear formed on the inner peripheral surface of the inner ring 27b, the swivel base 22 can be rotated by driving the hydraulic motor 28a.
特許請求の範囲に記載の「フレーム」は旋回台が搭載される部位であればよく、積載形トラッククレーンCRのフレーム21に限定されない。例えば、オールテレーンクレーン、ラフテレーンクレーン、トラッククレーンなどの下部走行体のフレームも特許請求の範囲に記載の「フレーム」に相当する。 The "frame" described in the claims may be any part on which a swivel base is mounted, and is not limited to the frame 21 of the loading truck crane CR. For example, frames of undercarriage bodies such as all-terrain cranes, rough terrain cranes, and truck cranes also correspond to the "frame" described in the claims.
特許請求の範囲に記載の「下部構造体」は、旋回台が搭載される構造体であればよい。本実施形態の場合、フレーム21のほか、アウトリガ装置30も下部構造体の一部である。オールテレーンクレーン、ラフテレーンクレーン、トラッククレーンなどの下部走行体も特許請求の範囲に記載の「下部構造体」に相当する。 The "lower structure" described in the claims may be any structure on which a swivel table is mounted. In this embodiment, in addition to the frame 21, the outrigger device 30 is also part of the lower structure. Undercarriage bodies such as all-terrain cranes, rough terrain cranes, and truck cranes also correspond to the "underbody structure" described in the claims.
特許請求の範囲に記載の「旋回台」は、本実施形態の旋回台22に限定されない。旋回台には運転席などが設けられてもよい。 The "swivel base" described in the claims is not limited to the swivel base 22 of this embodiment. The swivel base may be provided with a driver's seat or the like.
(疲労損傷評価装置)
つぎに、本実施形態の疲労損傷評価装置の構成を説明する。
図5に示すように、疲労損傷評価装置AAは演算装置40を有する。演算装置40はCPU、メモリなどで構成されたコンピュータである。コンピュータに疲労損傷評価プログラムをインストールすることで、演算装置40としての機能が実現される。疲労損傷評価プログラムはコンピュータで読み取り可能な各種の記憶媒体に記憶することができる。演算装置40を小型クレーン20の油圧回路を制御する制御装置26の一機能として実現してもよい。また、演算装置40と制御装置26とを別の装置としてもよい。
(Fatigue damage evaluation device)
Next, the configuration of the fatigue damage evaluation device of this embodiment will be explained.
As shown in FIG. 5, the fatigue damage evaluation apparatus AA includes a calculation device 40. The arithmetic unit 40 is a computer composed of a CPU, memory, and the like. By installing a fatigue damage evaluation program into the computer, the function as the arithmetic device 40 is realized. The fatigue damage evaluation program can be stored in various types of computer readable storage media. The computing device 40 may be realized as one function of the control device 26 that controls the hydraulic circuit of the small crane 20. Further, the arithmetic device 40 and the control device 26 may be separate devices.
疲労損傷評価装置AAはブーム23に作用する倒伏モーメントMを測定するモーメント測定器41を有する。倒伏モーメントMは吊荷LOの荷重およびブーム23の自重により生じる。モーメント測定器41の構成は特に限定されないが、ブーム23を起伏させる油圧シリンダ内の油圧を圧力センサで測定する構成が挙げられる。また、フック24を吊り下げるワイヤロープの張力から吊荷LOの荷重Wを求める荷重測定器、ブーム23の長さLを測定する長さ測定器およびブーム23の起伏角φを測定する起伏角測定器からモーメント測定器41を構成してもよい。吊荷LOの荷重W、ブーム23の長さLおよび起伏角φから倒伏モーメントMを求めることができる。 The fatigue damage evaluation device AA has a moment measuring device 41 that measures the lodging moment M acting on the boom 23. The lodging moment M is generated by the load of the suspended load LO and the dead weight of the boom 23. The configuration of the moment measuring device 41 is not particularly limited, but may include a configuration in which the hydraulic pressure in a hydraulic cylinder that raises and lowers the boom 23 is measured using a pressure sensor. In addition, there is a load measuring device that measures the load W of the suspended load LO from the tension of the wire rope that hangs the hook 24, a length measuring device that measures the length L of the boom 23, and a undulation angle measurement device that measures the undulation angle φ of the boom 23. The moment measuring device 41 may be configured from a device. The lodging moment M can be determined from the load W of the suspended load LO, the length L of the boom 23, and the heave angle φ.
疲労損傷評価装置AAはブーム23の旋回角Θを測定する旋回角測定器42を有する。旋回角測定器42の構成は特に限定されないが、フレーム21または旋回台22に設けた複数の近接スイッチによりブーム23の旋回角Θを離散的に検知する構成が挙げられる。また、旋回台22の回転角をポテンショメータで読み取る構成が挙げられる。 The fatigue damage evaluation device AA has a swing angle measuring device 42 that measures the swing angle Θ of the boom 23. Although the configuration of the turning angle measuring device 42 is not particularly limited, it may be configured to discretely detect the turning angle Θ of the boom 23 using a plurality of proximity switches provided on the frame 21 or the rotating base 22. Another example is a configuration in which the rotation angle of the swivel base 22 is read by a potentiometer.
演算装置40にはモーメント測定器41および旋回角測定器42の測定値M、Θが入力されている。演算装置40は倒伏モーメントMおよび旋回角Θに基づいて、疲労損傷評価を行なう。 Measured values M and Θ from a moment measuring device 41 and a turning angle measuring device 42 are input to the calculation device 40 . The calculation device 40 performs fatigue damage evaluation based on the lodging moment M and the turning angle Θ.
(疲労損傷評価方法)
つぎに、疲労損傷評価方法を説明する。
疲労損傷評価装置AAは移動式クレーンの下部構造体に含まれる特定部位の疲労損傷を評価する。以下、疲労損傷を評価する対象の部位を「評価対象部位P」と称する。評価対象部位Pは下部構造体に含まれる部位であれば特に限定されないが、ブームを用いた作業により応力が変化する部位が好適に選択される。例えば、積載形トラッククレーンCRの場合、フレーム21の前方部分、後方部分、旋回ベアリング27をフレーム21に固定するボルト27cなどが評価対象部位Pとなる。
(Fatigue damage evaluation method)
Next, a fatigue damage evaluation method will be explained.
The fatigue damage evaluation device AA evaluates fatigue damage of a specific part included in the lower structure of a mobile crane. Hereinafter, the site to be evaluated for fatigue damage will be referred to as "evaluation target site P." The evaluation target site P is not particularly limited as long as it is a site included in the lower structure, but a site where stress changes due to work using a boom is preferably selected. For example, in the case of a load-bearing truck crane CR, the parts P to be evaluated include the front part, the rear part of the frame 21, the bolt 27c that fixes the swing bearing 27 to the frame 21, and the like.
フレーム21の前方部分とは、例えば、図3に示すP1の部分である。フレーム21は旋回台22を支持する部材である。そのため、ブーム23に作用する倒伏モーメントMにより前方部分P1に負荷が生じる。例えば、ブーム23が前方に旋回すると前方部分P1に圧縮応力が発生する。ブーム23が後方に旋回すると前方部分P1に引張応力が発生する。なお、前方部分P1の位置によっては、これと逆の場合もある。 The front portion of the frame 21 is, for example, a portion P1 shown in FIG. The frame 21 is a member that supports the swivel base 22. Therefore, a load is generated on the front portion P1 due to the lodging moment M acting on the boom 23. For example, when the boom 23 pivots forward, compressive stress is generated in the front portion P1. When the boom 23 pivots backward, tensile stress is generated in the front portion P1. Note that the opposite may occur depending on the position of the front portion P1.
フレーム21の後方部分P2にもブーム23に作用する倒伏モーメントMにより負荷が生じる。例えば、ブーム23が前方に旋回すると後方部分P2に引張応力が発生する。ブーム23が後方に旋回すると後方部分P2に圧縮応力が発生する。なお、後方部分P2の位置によっては、これと逆の場合もある。 A load is also generated on the rear portion P2 of the frame 21 due to the lodging moment M acting on the boom 23. For example, when the boom 23 pivots forward, tensile stress is generated in the rear portion P2. When the boom 23 pivots rearward, compressive stress is generated in the rear portion P2. Note that the opposite may occur depending on the position of the rear portion P2.
図4に示すように、旋回ベアリング27をフレーム21に固定する複数のボルト27cのうち選択されたものを評価対象部位P3とすることもできる。ボルトP3には締結により生じる引張応力が生じている。ブーム23がボルトP3の位置とは逆側に旋回すると、ボルトP3に生じる引張応力は大きくなる。ブーム23がボルトP3の位置に旋回すると、ボルトP3に生じる引張応力は小さくなる。 As shown in FIG. 4, a selected one of the plurality of bolts 27c fixing the swing bearing 27 to the frame 21 can be set as the evaluation target part P3. A tensile stress is generated in the bolt P3 due to fastening. When the boom 23 turns to the side opposite to the position of the bolt P3, the tensile stress generated in the bolt P3 increases. When the boom 23 pivots to the position of the bolt P3, the tensile stress generated in the bolt P3 becomes smaller.
図6に示すように、評価対象部位Pの水平面内での位置を基準として、疲労損傷評価の演算に用いられる座標系を定義する。ブーム23の旋回中心をOとする。ブーム23の旋回中心Oと評価対象部位Pとを通る水平線を基準線BLとする。ブーム23の旋回中心Oを通り基準線BLと直行する水平線を分画線DLとする。分画線DLより評価対象部位P側の領域を前方領域FAとする。分画線DLより評価対象部位Pとは反対側の領域を後方領域RAとする。 As shown in FIG. 6, a coordinate system used for calculation of fatigue damage evaluation is defined based on the position of the evaluation target part P in the horizontal plane. Let O be the turning center of the boom 23. A horizontal line passing through the rotation center O of the boom 23 and the evaluation target site P is defined as a reference line BL. A horizontal line passing through the rotation center O of the boom 23 and perpendicular to the reference line BL is defined as a dividing line DL. The area on the side of the evaluation target site P from the dividing line DL is defined as the anterior area FA. The region on the opposite side of the evaluation target site P from the dividing line DL is defined as a rear region RA.
この座標系におけるブーム23の旋回角をθとする。ブーム23の旋回中心Oを基準として評価対象部位Pの方向を「真正面」という。ブーム23の旋回中心Oを基準として評価対象部位Pとは逆方向を「真後ろ」という。旋回角θはブーム23が真正面に向いたときを0°とする。 The turning angle of the boom 23 in this coordinate system is assumed to be θ. The direction of the evaluation target region P with respect to the rotation center O of the boom 23 is referred to as "directly ahead." The direction opposite to the evaluation target region P with respect to the rotation center O of the boom 23 is referred to as "straight behind." The turning angle θ is 0° when the boom 23 faces straight ahead.
なお、図6は評価対象部位Pがフレーム21の前方部分である場合の座標系を示している。この座標系における前後は積載形トラッククレーンCRを基準とした前後と一致する。しかし、疲労損傷評価の演算に用いられる座標系における前後と移動式クレーンの前後とは必ずしも一致しない。 Note that FIG. 6 shows a coordinate system when the evaluation target site P is the front part of the frame 21. The front and back in this coordinate system correspond to the front and rear with respect to the loading type truck crane CR. However, the front and back in the coordinate system used for fatigue damage evaluation calculations and the front and back of the mobile crane do not necessarily match.
例えば、旋回ベアリング27のボルト27cは旋回中心Oの周りに複数設けられている。いずれのボルト27cを評価対象とするかにより座標系が変わる。図7に示すように、位置P3に配置されたボルト27cを評価対象部位とした場合、疲労損傷評価の演算に用いられる座標系における前後と積載形トラッククレーンCRの前後とは一致しなくなる。 For example, a plurality of bolts 27c of the swing bearing 27 are provided around the swing center O. The coordinate system changes depending on which bolt 27c is to be evaluated. As shown in FIG. 7, when the bolt 27c placed at position P3 is the evaluation target part, the front and back in the coordinate system used for fatigue damage evaluation calculations do not match the front and back of the loading truck crane CR.
一般に、旋回角測定器42で測定される旋回角Θはブーム23が積載形トラッククレーンCRの真正面に向いたときを0°としている。そのため、疲労損傷評価の演算に用いられる座標系における旋回角θと旋回角測定器42で測定される旋回角Θとは必ずしも一致しない。そこで、演算装置40は座標系と移動式クレーンの向きとの関係に基づき、旋回角測定器42で測定された旋回角Θを座標系における旋回角θに変換する。 Generally, the turning angle Θ measured by the turning angle measuring device 42 is set to 0° when the boom 23 faces directly in front of the loading type truck crane CR. Therefore, the turning angle θ in the coordinate system used for calculation of fatigue damage evaluation does not necessarily match the turning angle Θ measured by the turning angle measuring device 42. Therefore, the calculation device 40 converts the turning angle Θ measured by the turning angle measuring device 42 into a turning angle θ in the coordinate system based on the relationship between the coordinate system and the orientation of the mobile crane.
図8に示すように、演算装置40は、概略すると、以下の手順で評価対象部位Pの疲労損傷評価を行なう。
ステップS1:一作業ごとに評価対象部位に生じる応力の応力振幅比を求める。
ステップS2:一作業ごとに応力振幅比から一作業疲労損傷値を求める。
ステップS3:一作業疲労損傷値を積算して累積疲労損傷値を求める。
As shown in FIG. 8, the arithmetic device 40 performs fatigue damage evaluation of the evaluation target site P in the following steps.
Step S1: Find the stress amplitude ratio of the stress generated in the evaluation target site for each task.
Step S2: Obtain the fatigue damage value for each work from the stress amplitude ratio for each work.
Step S3: Integrate the fatigue damage values for one work to obtain the cumulative fatigue damage value.
ここで、「一作業」とは吊荷LOの地切から着地までのクレーン作業を意味する。吊荷LOの地切とは、フック24に玉掛けされた吊荷LOが地面、荷台などに置かれた状態から浮き上がることを意味する。吊荷LOの着地とは、フック24に吊り下げられた吊荷LOが地面、荷台などに置かれることを意味する。したがって、一作業は一の吊荷LOの荷重がブーム23にかかっている間の作業といえる。 Here, "one work" means the crane work from the lifting of the suspended load LO to the landing. The lifting of the suspended load LO means that the suspended load LO hung from the hook 24 rises from a state placed on the ground, loading platform, or the like. Landing of the suspended load LO means that the suspended load LO suspended from the hook 24 is placed on the ground, loading platform, or the like. Therefore, one work can be said to be work while the load of one hanging load LO is applied to the boom 23.
一作業の開始時には、ブーム23は無負荷状態から吊荷LOの荷重がかかった状態となる。また、一作業の終了時には、ブーム23は吊荷LOの荷重がかかった状態から無負荷状態となる。したがって、一作業の期間は、モーメント測定器41で測定された倒伏モーメントMの変化により判断できる。 At the start of one work, the boom 23 changes from an unloaded state to a state where the load of the suspended load LO is applied. Further, at the end of one work, the boom 23 changes from the state where the load of the suspended load LO is applied to the no-load state. Therefore, the period of one work can be determined by the change in the lodging moment M measured by the moment measuring device 41.
以下、ステップS1~S3の各処理を詳説する。 Each process of steps S1 to S3 will be explained in detail below.
(ステップS1)演算装置40は、まず、一作業ごとに評価対象部位Pに生じる応力の応力振幅比riを求める。ここで、「応力振幅比ri」とは、式(1)に示すように、評価対象部位Pに生じる応力の変動幅Δσiの定格応力全振幅σppに対する比率である。「定格応力全振幅σpp」とは、ブーム23に定格モーメントが作用している条件下でブーム23を360°旋回したときに評価対象部位Pに生じる応力の全振幅(ピーク・トゥー・ピーク)である。
応力振幅比riはブーム23に作用する倒伏モーメントMおよびブーム23の旋回角θの測定値に基づいて求めることができる。応力振幅比riは、例えば、図9に示されるステップS11~S13により求められる。 The stress amplitude ratio r i can be determined based on the measured values of the lodging moment M acting on the boom 23 and the swing angle θ of the boom 23 . The stress amplitude ratio r i is determined by steps S11 to S13 shown in FIG. 9, for example.
(ステップS11)演算装置40は、まず、ブーム23の負荷率fiを求める。式(2)に示すように、負荷率fiは倒伏モーメントの測定値Miの定格値Mcに対する比率である。ここで、定格モーメントMcは、ブーム23に作用しうる倒伏モーメントMの最大値である。一般に、定格モーメントMcは、定格荷重の吊荷LOを吊り下げたときブーム23に生じる倒伏モーメントMである。
負荷率fiはブーム23にかかる負荷の最大値に対する実負荷の比率を意味する。ブーム23にかかる負荷の最大値は、ブーム23に定格モーメントMcが作用しているときにかかる負荷である。したがって、式(2)により負荷率fiが求まる。 The load factor fi means the ratio of the actual load to the maximum load applied to the boom 23. The maximum value of the load applied to the boom 23 is the load applied when the rated moment Mc is acting on the boom 23. Therefore, the load factor f i is determined by equation (2).
(ステップS12)つぎに、演算装置40は、一作業の期間における旋回角θの変化から評価対象部位Pに生じる応力の振幅率aiを求める。振幅率aiは、ブーム23が前方領域FAおよび後方領域RAの両方で旋回したか、一方で旋回したかにより具体的な計算方法が異なる。以下、それぞれの場合について、振幅率aiの計算方法を順に説明する。 (Step S12) Next, the arithmetic device 40 calculates the amplitude rate a i of the stress generated in the evaluation target region P from the change in the turning angle θ during one work period. The specific calculation method for the amplitude rate a i differs depending on whether the boom 23 has turned in both the front area FA and the rear area RA, or whether it has turned in one. Hereinafter, the method for calculating the amplitude ratio a i will be explained in order for each case.
ケースA:ブームが前方領域および後方領域の両方で旋回した場合
一作業の期間においてブーム23が前方領域FAおよび後方領域RAの両方に渡って旋回した場合、式(3)に基づいて、振幅率aiを求めることができる。
評価対象部位Pがフレーム21の前方部分などの場合、図3においては(評価対象部位Pがフレーム21の前方部分P1の場合には、図3の左側が前方領域FAであり、右側が後方領域RAである。)、ブーム23の先端部が前方領域FAにあると評価対象部位P1に圧縮応力が生じる。また、ブーム23の先端部が後方領域RAにあると評価対象部位P1に引張応力が生じる。なお、部位によってはその逆のこともある。 When the evaluation target site P is the front part of the frame 21, etc., in FIG. RA), when the tip of the boom 23 is in the front area FA, compressive stress is generated in the evaluation target region P1. Further, when the tip of the boom 23 is located in the rear region RA, tensile stress is generated in the evaluation target region P1. Note that the opposite may be true depending on the location.
評価対象部位Pに生じうる圧縮応力の最大値を「定格圧縮応力」という。定格圧縮応力はブーム23に定格モーメントMcが作用している条件下でブーム23を360°旋回したときに評価対象部位Pに生じる圧縮応力の最大値である。評価対象部位Pに生じうる引張応力の最大値を「定格引張応力」という。定格引張応力はブーム23に定格モーメントMcが作用している条件下でブーム23を360°旋回したときに評価対象部位Pに生じる引張応力の最大値である。 The maximum value of compressive stress that can occur in the evaluation target site P is referred to as "rated compressive stress." The rated compressive stress is the maximum value of the compressive stress that occurs in the evaluation target portion P when the boom 23 is rotated 360° under the condition that the rated moment Mc is acting on the boom 23. The maximum value of tensile stress that can occur in the evaluation target site P is referred to as "rated tensile stress." The rated tensile stress is the maximum value of the tensile stress that occurs in the evaluation target portion P when the boom 23 is rotated 360° under the condition that the rated moment Mc is acting on the boom 23.
ケースB:ブームが前方領域で旋回した場合
一作業の開始時および終了時はブーム23に吊荷LOの荷重がかからない。ブーム23にかかる負荷は無負荷状態から吊荷LOの荷重がかかった負荷状態に変化する。そのため、評価対象部位Pに生じる応力の振幅率aiを求めるには、無負荷状態からの応力の変化を考慮する必要がある。そのため、ケースBでは、つぎのように振幅率aiを求める。
Case B: When the boom rotates in the front area The load of the suspended load LO is not applied to the boom 23 at the start and end of one operation. The load applied to the boom 23 changes from a no-load state to a loaded state in which the load of the suspended load LO is applied. Therefore, in order to obtain the amplitude rate a i of the stress occurring in the evaluation target site P, it is necessary to consider the change in stress from the no-load state. Therefore, in case B, the amplitude ratio a i is determined as follows.
一作業の期間においてブーム23が前方領域FAのみで旋回した場合、式(4)に基づいて、振幅率aiを求めることができる。
ケースC:ブームが後方領域で旋回した場合
ブームが後方領域で旋回した場合にも、無負荷状態からの応力の変化を考慮する必要がある。そのため、ケースCでは、つぎのように振幅率aiを求める。
Case C: When the boom rotates in the rear area Even when the boom rotates in the rear area, it is necessary to consider the change in stress from the no-load state. Therefore, in case C, the amplitude rate a i is determined as follows.
一作業の期間においてブーム23が後方領域RAのみで旋回した場合、式(5)に基づいて、振幅率aiを求めることができる。
式(3)~(5)は、評価対象部位Pの定格圧縮応力と定格引張応力の絶対値が異なることをも想定している。例えば、評価対象部位Pがフレーム21の前方部分、後方部分などの場合、定格圧縮応力と定格引張応力の絶対値が異なる場合がある。また、旋回ベアリング27のボルト27cには、ブーム23に作用する倒伏モーメントMに起因する引張応力が生じるが、圧縮応力は生じない。 Equations (3) to (5) also assume that the absolute values of the rated compressive stress and rated tensile stress of the evaluation target site P are different. For example, when the evaluation target site P is the front portion, rear portion, etc. of the frame 21, the absolute values of the rated compressive stress and the rated tensile stress may be different. Furthermore, although tensile stress is generated in the bolt 27c of the swing bearing 27 due to the lodging moment M acting on the boom 23, no compressive stress is generated.
このように、評価対象部位Pによっては、定格圧縮応力と定格引張応力の絶対値が異なることがある。すなわち、ブーム23を真正面に向けたときの圧縮応力(または引張応力)と、ブーム23を真後ろに向けたときの引張応力(または圧縮応力)とで、絶対値が異なることがある。 In this way, depending on the evaluation target site P, the absolute values of the rated compressive stress and the rated tensile stress may differ. That is, the compressive stress (or tensile stress) when the boom 23 is facing directly forward and the tensile stress (or compressive stress) when the boom 23 is facing directly behind may have different absolute values.
なお、評価対象部位Pに生じる応力の変動には、いわゆる両振りと片振りとがある。両振りとは、ブーム23を旋回させると、評価対象部位Pに圧縮応力と引張応力とが交互に生じることをいう。片振りの場合、評価対象部位Pに生じる応力は圧縮応力および引張応力のいずれかである。ブーム23を旋回させると、評価対象部位Pに応力が生じた状態と、その応力が開放された状態とが交互に生じる。例えば、旋回ベアリング27のボルト27cには、引張応力が生じるが圧縮応力は生じない。このような片振りの場合、式(3)、(4)、(5)において、σfおよびσrのいずれかが0に設定される。 It should be noted that the variations in stress occurring in the evaluation target site P include so-called double swings and single swings. Double swinging means that compressive stress and tensile stress are alternately generated in the evaluation target region P when the boom 23 is rotated. In the case of unilateral swing, the stress generated in the evaluation target site P is either compressive stress or tensile stress. When the boom 23 is rotated, a state in which stress is generated in the evaluation target region P and a state in which the stress is released are alternately generated. For example, tensile stress is generated in bolt 27c of swing bearing 27, but compressive stress is not generated. In the case of such a one-sided swing, either σ f or σ r is set to 0 in equations (3), (4), and (5).
また、評価対象部位Pによっては、定格圧縮応力と定格引張応力の絶対値が同一になることがある。すなわち、ブーム23を真正面に向けたときの圧縮応力(または引張応力)と、ブーム23を真後ろに向けたときの引張応力(または圧縮応力)とで、絶対値が同一になることがある。つまり、σf=σrという条件になる。 Further, depending on the evaluation target site P, the absolute values of the rated compressive stress and the rated tensile stress may be the same. That is, the compressive stress (or tensile stress) when the boom 23 is facing directly forward and the tensile stress (or compressive stress) when the boom 23 is facing directly behind may have the same absolute value. In other words, the condition is σ f =σ r .
以下に示すとおり、式(3)においてσf=σrとすると式(6)が導かれる。
また、以下に示すとおり、σf=σrとすると、式(4)から式(7)が導かれ、式(5)から式(8)が導かれる。
(ステップS13)図9に戻り説明する。演算装置40は、式(9)に示すように、負荷率fiに振幅率aiを乗じて応力振幅比riを求める。
なお、定格応力全振幅はσppである。したがって、負荷率fi(ブーム23に倒伏モーメントMiが作用している)条件下でブーム23を360°旋回したときに評価対象部位Pに生じる応力の全振幅はfiσppである。振幅率をaiとすると応力変動幅Δσiは式(10)で表される。
以下に示すとおり、式(1)のΔσiに式(10)を代入すると、式(9)が得られる。すなわち、式(1)と式(9)は同義である。
以上のステップS11~S13で説明した方法は、一作業の期間においてブーム23に作用する倒伏モーメントMiが変化しないことを前提としている。しかし、ブーム23の作業半径が変化すると倒伏モーメントMiは増減する。そこで、一作業の期間における倒伏モーメントMiの時間変化も考慮して応力振幅比riを求めてもよい。 The method described in steps S11 to S13 above is based on the premise that the lodging moment M i acting on the boom 23 does not change during one work period. However, when the working radius of the boom 23 changes, the lodging moment M i increases or decreases. Therefore, the stress amplitude ratio r i may be calculated by taking into account the time change of the lodging moment M i during one work period.
(ステップS2)図8に戻り説明する。演算装置40は応力振幅比riから一作業疲労損傷値diを求める。一作業疲労損傷値は、例えば、式(11)に基づいて求められる。
JIS B 8822-1:2001には、クレーンの荷重スペクトル係数Kpを求めるにあたり、クレーンの使用中における個々の荷重の大きさ(荷重レベル)Piをクレーンが取り扱うと予想される最大荷重(定格荷重)Pmaxで除した値(Pi/Pmax)を3乗した値を用いることが記載されている。これに倣うならば、α=3とすればよい。ただし、試験結果、安全率などを考慮して、αを他の値に設定してもよい。 JIS B 8822-1:2001 stipulates that when calculating the load spectrum coefficient K p of a crane, the magnitude of each load (load level) P i during use of the crane is calculated from the maximum load (rated) that the crane is expected to handle. Load) It is described that the value obtained by dividing the value (P i /P max ) by P max to the third power is used. If we follow this example, we should set α=3. However, considering test results, safety factors, etc., α may be set to other values.
(ステップS3)つぎに、演算装置40は、式(12)に示すように、所定期間における一作業疲労損傷値diを積算して累積疲労損傷値Dを求める。すなわち、m番目の一作業からn番目の一作業まで、一作業ごとに求めた一作業疲労損傷値diを積算して累積疲労損傷値Dを求める。
一作業疲労損傷値diを積算する期間(開始時および終了時)は任意に定めることができる。例えば、積算期間を1時間、1日、1月または1年と定めることができる。演算装置40は一作業ごとにステップS1~S3までの処理を行ない、これを積算期間の間繰り返し行なう。これにより、積算期間において評価対象部位Pに蓄積された累積疲労損傷値Dを求めることができる。 The period (at the start and at the end) for accumulating the fatigue damage value d i for one work can be arbitrarily determined. For example, the accumulation period can be set as one hour, one day, one month, or one year. The arithmetic unit 40 performs steps S1 to S3 for each task, and repeats this process during the integration period. Thereby, the cumulative fatigue damage value D accumulated in the evaluation target site P during the integration period can be determined.
求められた累積疲労損傷値Dは、画面表示してもよいし、データとして他のデバイスに転送できるようにしてもよい。 The calculated cumulative fatigue damage value D may be displayed on a screen, or may be transferred as data to another device.
本実施形態によれば、ブームの旋回角θを考慮した応力振幅比riに基づいて累積疲労損傷値Dを求めるため、評価対象部位Pの疲労損傷を精度よく評価できる。評価対象部位Pとしてフレームの前方部分または後方部分を選択すれば、フレームの前方部分または後方部分の疲労損傷を精度よく評価できる。評価対象部位Pとしてアウトリガ外箱の先端部を選択すれば、アウトリガ外箱の疲労損傷を精度よく評価できる。評価対象部位Pとして旋回ベアリングをフレームに固定するボルトを選択すれば、そのボルトの疲労損傷を精度よく評価できる。 According to the present embodiment, since the cumulative fatigue damage value D is determined based on the stress amplitude ratio r i that takes into account the swing angle θ of the boom, the fatigue damage of the evaluation target region P can be evaluated with high accuracy. If the front part or the rear part of the frame is selected as the evaluation target part P, fatigue damage in the front part or the rear part of the frame can be evaluated with high accuracy. If the tip of the outrigger outer box is selected as the evaluation target site P, fatigue damage to the outrigger outer box can be evaluated with high accuracy. If the bolt that fixes the swing bearing to the frame is selected as the evaluation target part P, fatigue damage of the bolt can be evaluated with high accuracy.
〔第2実施形態〕
つぎに、本発明の第2実施形態に係る疲労損傷評価装置AAを説明する。
移動式クレーンを構成する各種部材は、使用するにしたがい疲労損傷が蓄積され、ひいては破損に至る。部材が破損する前に寿命の到来を検知できれば、補修、交換などのメンテナンスを行なうことができる。本実施形態の疲労損傷評価装置AAは評価対象部位Pの寿命の到来を検知するものである。
[Second embodiment]
Next, a fatigue damage evaluation apparatus AA according to a second embodiment of the present invention will be explained.
The various members that make up a mobile crane accumulate fatigue damage as they are used, and eventually breakage occurs. If it is possible to detect the end of a member's lifespan before it is damaged, maintenance such as repair or replacement can be performed. The fatigue damage evaluation apparatus AA of this embodiment detects the end of the life of the evaluation target site P.
図10に示すように、演算装置40は応力振幅比の演算(ステップS1)、一作業疲労損傷値の演算(ステップS2)および累積疲労損傷値の演算(ステップS3)を行なう。これらは第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。 As shown in FIG. 10, the calculation device 40 calculates the stress amplitude ratio (step S1), the one-work fatigue damage value (step S2), and the cumulative fatigue damage value (step S3). Since these are the same as those in the first embodiment, their explanation will be omitted.
本実施形態において、演算装置40は、評価対象部位Pの使用開始時から現在までの累積疲労損傷値Dを求める。すなわち、演算装置40は一作業ごとにステップS1~S3までの処理を行ない、これを評価対象部位Pの使用開始時から現在まで繰り返し行なう。 In this embodiment, the calculation device 40 calculates the cumulative fatigue damage value D of the evaluation target site P from the start of use to the present. That is, the arithmetic device 40 performs the processing from steps S1 to S3 for each task, and repeats this process from the time the evaluation target site P starts to be used until the present time.
そして、累積疲労損傷値Dを求める度(新たな一作業疲労損傷値diを加算する度)に、累積疲労損傷値Dと寿命閾値Tとを比較する(ステップS4)。寿命閾値Tは評価対象部位Pに対して予め定められた値である。寿命閾値Tは試験などにより定められる。累積疲労損傷値Dが寿命閾値Tを超えない場合、処理はステップS1に戻る。 Then, each time the cumulative fatigue damage value D is calculated (each time a new one-work fatigue damage value d i is added), the cumulative fatigue damage value D is compared with the life threshold T (step S4). The lifespan threshold T is a value predetermined for the evaluation target site P. The lifespan threshold T is determined by tests and the like. If the cumulative fatigue damage value D does not exceed the lifespan threshold T, the process returns to step S1.
累積疲労損傷値Dが寿命閾値Tを超える場合、演算装置40は評価対象部位Pの寿命が到来したと判断する。この場合、演算装置40は警報を発して、寿命の到来をユーザに通知する(ステップS5)。警報の手段は特に限定されないが、インジケータランプの点灯、画面表示、音声などが挙げられる。 When the cumulative fatigue damage value D exceeds the lifespan threshold T, the calculation device 40 determines that the lifespan of the evaluation target part P has come. In this case, the arithmetic device 40 issues an alarm to notify the user that the life span has come to an end (step S5). The warning means is not particularly limited, but examples include lighting of an indicator lamp, screen display, and sound.
本実施形態によれば、評価対象部位Pの寿命が到来したことを検知できるので、移動式クレーンの使用状態に応じて、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。そのため、ユーザは移動式クレーンの品質維持に効果的なメンテナンスが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to detect that the life of the evaluation target part P has come to an end, so that maintenance can be prompted at an appropriate time depending on the usage state of the mobile crane. Therefore, the user can perform effective maintenance to maintain the quality of the mobile crane.
CR 積載形トラッククレーン
10 汎用トラック
20 小型クレーン
21 フレーム
22 旋回台
23 ブーム
27 旋回ベアリング
30 アウトリガ装置
31 アウトリガ内箱
32 アウトリガジャッキ
AA 疲労損傷評価装置
40 演算装置
41 モーメント測定器
42 旋回角測定器
CR Loading truck crane 10 General-purpose truck 20 Small crane 21 Frame 22 Swivel base 23 Boom 27 Swing bearing 30 Outrigger device 31 Outrigger inner box 32 Outrigger jack AA Fatigue damage evaluation device 40 Arithmetic device 41 Moment measuring device 42 Swivel angle measuring device
Claims (11)
前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定するモーメント測定器と、
前記ブームの旋回角を測定する旋回角測定器と、
前記モーメント測定器および前記旋回角測定器の測定値が入力される演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求める
ことを特徴とする疲労損傷評価装置。 A fatigue damage evaluation device for a mobile crane, comprising a lower structure including a portion to be evaluated, a swivel mounted on the lower structure, and a boom provided on the swivel,
a moment measuring device that measures the lodging moment acting on the boom;
a swing angle measuring device that measures the swing angle of the boom;
an arithmetic device into which the measured values of the moment measuring device and the turning angle measuring device are input,
The arithmetic device is
For each operation from the lifting of the suspended load to the landing, calculate the stress amplitude ratio, which is the ratio of the range of stress variation occurring in the evaluation target area to the total amplitude of the rated stress, based on the measured values of the lodging moment and the turning angle. , determine the one-work fatigue damage value from the stress amplitude ratio,
A fatigue damage evaluation device characterized in that a cumulative fatigue damage value is obtained by integrating the fatigue damage values for one work over a predetermined period.
前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求める
ことを特徴とする請求項1記載の疲労損傷評価装置。 The arithmetic device is
Determine the load factor, which is the ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value,
Determining the amplitude rate of stress occurring in the evaluation target part from the change in the turning angle during the period of the one work,
2. The fatigue damage evaluation device according to claim 1, wherein the stress amplitude ratio is obtained by multiplying the load factor by the amplitude factor.
前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断する
ことを特徴とする請求項1または2記載の疲労損傷評価装置。 The arithmetic device is
Determining the cumulative fatigue damage value from the start of use of the evaluation target part to the present,
Fatigue damage according to claim 1 or 2, characterized in that it is determined that the life of the evaluation target region has reached when the cumulative fatigue damage value exceeds a life threshold value determined for the evaluation target region. Evaluation device.
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の疲労損傷評価装置。 The fatigue damage evaluation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation target portion is a front portion or a rear portion of a frame on which the swivel table is mounted.
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の疲労損傷評価装置。 4. The fatigue damage evaluation device according to claim 1, wherein the evaluation target portion is a bolt that fixes a slewing bearing interposed between the swivel base and the frame to the frame.
前記ブームに作用する倒伏モーメントおよび前記ブームの旋回角の測定値が入力され、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めるよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする疲労損傷評価プログラム。 Fatigue for making a computer function to evaluate fatigue damage of a mobile crane that has a lower structure including a part to be evaluated, a swivel mounted on the lower structure, and a boom installed on the swivel. A damage assessment program, comprising:
measurements of a lodging moment acting on the boom and a swing angle of the boom are input;
For each operation from the lifting of the suspended load to the landing, calculate the stress amplitude ratio, which is the ratio of the range of stress variation occurring in the evaluation target area to the total amplitude of the rated stress, based on the measured values of the lodging moment and the turning angle. , determine the one-work fatigue damage value from the stress amplitude ratio,
A fatigue damage evaluation program characterized by causing a computer to function so as to calculate a cumulative fatigue damage value by integrating the fatigue damage values for one work over a predetermined period.
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めるよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項6記載の疲労損傷評価プログラム。 Determine the load factor, which is the ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value,
Determining the amplitude rate of stress occurring in the evaluation target part from the change in the turning angle during the period of the one work,
7. The fatigue damage evaluation program according to claim 6, wherein the computer is operated to calculate the stress amplitude ratio by multiplying the load rate by the amplitude rate.
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項6または7記載の疲労損傷評価プログラム。 Determining the cumulative fatigue damage value from the start of use of the evaluation target part to the present,
Claim 6, characterized in that the computer is operated to determine that the life span of the evaluation target region has reached when the cumulative fatigue damage value exceeds a life threshold value determined for the evaluation target region. or the fatigue damage evaluation program described in 7.
前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定し、
前記ブームの旋回角を測定し、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求める
ことを特徴とする疲労損傷評価方法。 A fatigue damage evaluation method for a mobile crane having a lower structure including a portion to be evaluated, a swivel mounted on the lower structure, and a boom provided on the swivel, the method comprising:
measuring the lodging moment acting on the boom;
measuring the swing angle of the boom;
For each operation from the lifting of the suspended load to the landing, calculate the stress amplitude ratio, which is the ratio of the range of stress variation occurring in the evaluation target area to the total amplitude of the rated stress, based on the measured values of the lodging moment and the turning angle. , determine the one-work fatigue damage value from the stress amplitude ratio,
A fatigue damage evaluation method, characterized in that a cumulative fatigue damage value is determined by summing the fatigue damage values for one work over a predetermined period.
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求める
ことを特徴とする請求項9記載の疲労損傷評価方法。 Determine the load factor, which is the ratio of the measured value of the lodging moment to the rated value,
Determining the amplitude rate of stress occurring in the evaluation target part from the change in the turning angle during the period of the one work,
10. The fatigue damage evaluation method according to claim 9, wherein the stress amplitude ratio is determined by multiplying the load rate by the amplitude rate.
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断する
ことを特徴とする請求項9または10記載の疲労損傷評価方法。 Determining the cumulative fatigue damage value from the start of use of the evaluation target part to the present,
Fatigue damage according to claim 9 or 10, characterized in that it is determined that the life of the evaluation target region has come when the cumulative fatigue damage value exceeds a life threshold value determined for the evaluation target region. Evaluation method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020097559A JP7419977B2 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020097559A JP7419977B2 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021187663A JP2021187663A (en) | 2021-12-13 |
| JP7419977B2 true JP7419977B2 (en) | 2024-01-23 |
Family
ID=78848000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020097559A Active JP7419977B2 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7419977B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117268271B (en) * | 2023-11-23 | 2024-02-02 | 中交(长沙)建设有限公司 | Box girder measuring equipment and multifunctional box girder swivel device |
| JP2025092141A (en) * | 2023-12-08 | 2025-06-19 | 株式会社三井E&S | Fatigue evaluation method and system for crane structure |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014163047A (en) | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Fatigue strength evaluating device for construction machine |
| JP2016088652A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社Ihi | Crane wire rope fatigue measurement method and apparatus |
| JP2017190983A (en) | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 国立大学法人群馬大学 | Fatigue damage evaluation device and fatigue damage evaluation method |
| WO2021064776A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日立建機株式会社 | Fatigue management system |
-
2020
- 2020-06-04 JP JP2020097559A patent/JP7419977B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014163047A (en) | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Fatigue strength evaluating device for construction machine |
| JP2016088652A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社Ihi | Crane wire rope fatigue measurement method and apparatus |
| JP2017190983A (en) | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 国立大学法人群馬大学 | Fatigue damage evaluation device and fatigue damage evaluation method |
| WO2021064776A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日立建機株式会社 | Fatigue management system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021187663A (en) | 2021-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018200482B2 (en) | Stress or accumulated damage monitoring system | |
| US12187583B2 (en) | Monitoring system and method | |
| US10119251B2 (en) | Stress or accumulated damage monitoring system | |
| JP7419977B2 (en) | Mobile crane fatigue damage evaluation device, fatigue damage evaluation program, and fatigue damage evaluation method | |
| WO2019065391A1 (en) | Wheel loader and bucket carrying load calculation method | |
| JP7410762B2 (en) | working machine | |
| US8700274B1 (en) | Method of determining when a bed of a hauling machine is empty | |
| US20140324303A1 (en) | Method of Determining When a Payload Loading Event is Occurring in a Hauling Machine | |
| AU2019201018B2 (en) | A conveyor system with weighing capability | |
| US20230384144A1 (en) | Tow weight evaluation system for wreckers | |
| US20140324302A1 (en) | Method of Estimating Mass of a Payload in a Hauling Machine | |
| JP5867009B2 (en) | Damage amount display device for revolving work machines | |
| CN103569867B (en) | Equipment, system, method, and engineering machinery for monitoring tilting of hoisting machinery jib | |
| CN212450392U (en) | Mobile crane and its anti-overturning monitoring device | |
| US11820372B2 (en) | Tow weight evaluation system for wreckers | |
| US11781286B1 (en) | Method and system for calculating the mass of material in an excavating machine bucket | |
| JP2014119275A (en) | Stress measuring device of dump truck | |
| CN210978312U (en) | Crane brake detection device | |
| CN113307159A (en) | State judgment device and state judgment method for deck crane and deck crane system | |
| JP3996445B2 (en) | Mixer truck self weighing | |
| CN209177893U (en) | lifting equipment for port | |
| JP2026056487A (en) | Method for calculating the center of gravity of a rotating body of a work machine and system for calculating the center of gravity of a rotating body of a work machine | |
| JP2020011796A (en) | Mobile crane | |
| CN117029984A (en) | An electric shovel weighing method and device | |
| JP2026050209A (en) | Weight calculation system, weight calculation method, and program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230324 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231206 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7419977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |