专利名称：起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法
技术领域：
本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种利用声发射技术对起重机吊臂缺 陷进行定位检测的方法。
背景技术：
作为物料装载及搬运的重要机械设备，汽车起重机被广泛应用于国民经济的各 个领域之中，随着现代工业向高效率、大规模方向发展，起重机安全事故时有发生。其 中因疲劳裂纹、焊接缺陷及锈蚀导致的起重机吊臂折断，因 交变载荷、摩擦磨损、疲劳 导致的结构件变形等是一系列安全事故的主要诱因。因此，对汽车起重机吊臂的结构缺 陷进行定位检测对于有效预防并控制汽车起重机事故的发生，促进安全生产具有重要的 意义。目前对汽车起重机的常用检测技术包括射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检 测和电磁检测等。这些方法存在对几何形状敏感、只能进行局部扫描、需要停机测试以 及容易造成漏检等不足，因此其检测结果很难对汽车起重机进行有效的安全评价。声发射(Acoustic Emission，AE)是指在外部激励(例如外载荷)的作用下，材 料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象。材料中有许多机制都可以构成声发射 源，如材料的塑性变形、裂纹形成、扩展及断裂、相变、磁效应和表面效应等都会产生 声发射信号而成为声发射源。运用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号 对声发射源进行定量、定性和定位分析的技术称为声发射检测技术。声发射检测技术具 有对活性缺陷敏感，不受结构件复杂形状限制等优点，因此近年来在石油化工工业、电 力工业、材料试验、民用工程、航天和航空工业、金属加工、交通运输业等诸多领域都 得到了广泛的应用。现阶段声发射技术应用比较成熟的对象为各种金属压力容器，并在 国内外都形成了较完善的检测方法和标准。然而，与压力容器等静设备不同，汽车起重 机属于动设备，其结构更复杂，检测环境更为恶劣。在国外已经将声发射技术应用于绝 缘高耸载人设备及反应堆起吊环等装置的缺陷定位检测，并由ASTM(American Society for Testing and Material,美国材料与试验协会)制定了相关标准；在国内吴占稳等对桥式 和门式起重机的声发射检测技术进行了研究应用并申请了专利，但对工程领域应用更为 广泛的汽车起重机行业，国内外研究较少，检测标准还处于空白阶段。

发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何准确定位起重机吊臂结构活性缺陷的位置， 并对其危险程度进行划分。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方 法，包括以下步骤Si、确定起重机吊臂的待检测部位；
S2、根据待检测部位的数量确定声发射检测仪器的通道数，并选择所需的声发 射传感器； S3、根据吊臂的截面形状及展开后的形状确定缺陷定位方式，即声发射传感器 的布置方式；S4、在起重机的加载和保载过程中利用所选择的声发射传感器和声发射检测仪 器确定声发射定位事件，并根据所确定的声发射定位事件确定该吊臂的缺陷等级。其中，若吊臂截面为封闭环形，将其展开后形成平面形状，则所述缺陷定位方 式为采用四探头阵列的平面定位方式来布置所述声发射传感器，从而进行定位。其中，步骤S4的检测过程为两次加载和保载的循环，每次加载后保载时间不少 于5分钟，然后卸载，再重新加载。其中，所确定的待检测部位为吊臂的应力集中区。其中，所确定的待检测区域为吊臂的基本臂内表面与第一节主臂外表面接触的 位置区I，以及摆幅式液压缸与基本臂铰接位置的焊接结构部位。其中，对于每个待检测部位，所确定的通道数不少于4个。其中，步骤S4具体为在起重机的受载状态下，在待检测部位处产生声发射信 号，信号在吊臂结构件中传播，并被声发射传感器拾取，被拾取的信号经预放大之后传 输给声发射检测仪器，声发射检测仪器进行定位计算确定声发射定位事件，然后根据定 位事件的位置确定该吊臂的缺陷源位置，并根据定位事件的参数值(幅度、能量等)大小 确定缺陷等级。其中，对于位置区I，所布置的声发射传感器为4个，其中两个固定在第一主臂 外表面，另外两个固定在基本臂外表面。(三)有益效果本发明的方法通过声发射检测，能够定位起重机吊臂结构活性缺陷的位置，并 对其危险程度进行划分，从而避免相关事故的发生。


图1是本发明实施例的方法流程图；图2是本发明实施例的方法中使用的起重机伸缩吊臂结构简图；图3a是本发明实施例的待检测区域I的声发射传感器布置方式示意图一；图3b是本发明实施例的待检测区域I的声发射传感器布置方式示意图二 ；图4是本发明实施例的待检测区域II的声发射传感器布置方式示意图；图5是本发明实施例的吊臂截面示意图；图6是本发明实施例的传感器自我标定信号的定位图；图7是本发明实施例的铅笔芯断裂定位图；图8a是本发明实施例的加载过程中的声发射定位图；图8b是本发明实施例的保载过程中的声发射定位图；图9是本发明实施例的加载过程时序图；图10是本发明实施例的四探头阵列的平面定位方式示意图。图中
1、基本臂；2、第一节主臂；3、第二节主臂；4、第三节主臂；5、第四节主 臂；6、变幅液压缸；7、滑块；302、尼龙滑块；304、基本臂顶部；305、基本臂底 部；401、焊缝；501、大圆角过渡板；502、结合部；503、外凸折板。
具体实施例方式为使本发 明的目的、内容、和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。下面以一汽车起重机为例，说明本发明的实施方式。所选用的汽车起重机的设备型号QY25V，其性能表如表1所示；吊臂材质 HG70钢，使用期限一年，日常起吊重量10 12t;平均月起吊次数30次。声发射检测仪器德国Vallen公司的AMSY-5声发射测试系统，其中的数据采 集卡的通道数8。声发射传感器(以下也简称为传感器)型号VS150-RIC，测试频率范围 100 450kHz，内置预放大器。表1起重机性能表
权利要求
1.一种起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，包括以下步骤51、确定起重机吊臂的待检测部位；52、根据待检测部位的数量确定声发射检测仪器的通道数，并选择所需的声发射传 感器；53、根据吊臂的截面形状及展开后的形状确定缺陷定位方式，即声发射传感器的布 置方式；54、在起重机的加载和保载过程中利用所选择的声发射传感器和声发射检测仪器确 定声发射定位事件，并根据所确定的声发射定位事件确定该吊臂的缺陷等级。
2.如权利要求1所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，若吊臂 截面为封闭环形，将其展开后形成平面形状，则所述缺陷定位方式为采用四探头阵列 的平面定位方式来布置所述声发射传感器，从而进行定位。
3.如权利要求2所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，步骤 S4的检测过程为两次加载和保载的循环，每次加载后保载时间不少于5分钟，然后卸 载，再重新加载。
4.如权利要求1所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，所确定 的待检测部位为吊臂的应力集中区。
5.如权利要求4所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，所确定 的待检测区域为吊臂的基本臂内表面与第一主臂外表面接触的位置区I，以及摆幅式液压 缸与基本臂铰接位置的焊接结构部位。
6.如权利要求1所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，对于每 个待检测部位，所确定的通道数不少于4个。
7.如权利要求2所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，步骤 S4具体为在起重机的受载状态下，在待检测部位处产生声发射信号，信号在吊臂中传 播，并被声发射传感器拾取，被拾取的信号经预放大之后传输给声发射检测仪器，声发 射检测仪器进行定位计算确定声发射定位事件，然后根据定位事件的位置确定该吊臂的 缺陷源位置，并根据定位事件的参数值大小确定缺陷等级。
8.如权利要求7所述的起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，其特征在于，对于位 置区I，所布置的声发射传感器为4个，其中两个固定在第一主臂外表面，另外两个固定 在基本臂外表面。
全文摘要
本发明公开了一种起重机吊臂缺陷的声发射定位检测方法，包括以下步骤S1、确定起重机吊臂的待检测部位；S2、根据待检测部位的数量确定声发射检测仪器的通道数，并选择所需的声发射传感器；S3、根据吊臂的截面形状及展开后的形状确定缺陷定位方式，即声发射传感器的布置方式；S4、在起重机的加载和保载过程中利用所选择的声发射传感器和声发射检测仪器确定声发射定位事件，并根据所确定的声发射定位事件确定该吊臂的缺陷等级。本发明的方法通过声发射检测，能够定位起重机吊臂结构活性缺陷的位置，并对其危险程度进行划分，从而避免相关事故的发生。
文档编号G01N29/04GK102023185SQ20101054440
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者恒慧明, 王伟, 窦艳涛, 魏洪兴 申请人:中国农业大学