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近年來，游樂設(shè)施受到了大家的歡迎，尤其是大擺錘，其在觀覽車類游樂設(shè)施中增長速度*快、年客流量大。但是，大擺錘也是存在潛在風(fēng)險(xiǎn)最多的游樂設(shè)施之一。例如；大擺錘發(fā)生過回轉(zhuǎn)支承中高強(qiáng)螺栓斷裂、減速機(jī)齒輪傳動(dòng)失效、減速機(jī)傳動(dòng)軸斷裂等等。傳統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試技術(shù)已無法滿足大型游樂設(shè)施運(yùn)行形式復(fù)雜，傳輸距離遠(yuǎn)和安裝空間小等使用條件。本文介紹了無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試的基本原理，及其在大擺錘檢驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)例。測(cè)試結(jié)果表明無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試技術(shù)在大型游樂設(shè)施檢驗(yàn)中具有很好的前景。

無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試技術(shù)

無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)主要是基于無線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)的一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集軟件、無線應(yīng)變節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)關(guān)、帶線及適配插座的應(yīng)變片組成。

無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)省略了繁瑣的布線工作，無線數(shù)字信號(hào)傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)具有*高的測(cè)量度和抗*擾能力。其主要原理，是通過無線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)將應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，無線傳輸給計(jì)算機(jī)，利用應(yīng)用軟件對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行處理分析。

設(shè)備參數(shù)

以大型游樂設(shè)施中的大擺錘為例，進(jìn)行無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試。主要原理是：在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，大臂繞水平軸擺動(dòng)，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)座艙繞大臂軸旋轉(zhuǎn)。

測(cè)試方案

本次測(cè)試采用JHDY-W無線應(yīng)變儀，操作簡單方便，體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。綜合考慮便攜性，操作復(fù)雜程度等因素，在能滿足試驗(yàn)要求的情況下，盡量選擇比較簡單的橋路，本次測(cè)試采用的是單臂電橋。

大型游樂設(shè)施無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試中，測(cè)試點(diǎn)的確定和選擇主要考慮以下三個(gè)方面：

1. 依據(jù)游樂設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范，選擇相應(yīng)的重要零部件和關(guān)鍵軸。

2. 應(yīng)力測(cè)試布點(diǎn)要考慮整機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，*好考察整機(jī)的*大應(yīng)力狀態(tài)。

3. 現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)的制造安裝與原設(shè)計(jì)有較大誤差的部位。

本次測(cè)試選擇了6個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別對(duì)大擺錘中的立柱頂端內(nèi)側(cè)、立柱底端外側(cè)、主力臂底部右側(cè)、回轉(zhuǎn)圓盤支撐臂頂端、回轉(zhuǎn)圓盤支撐臂底端、座椅支撐座底部進(jìn)行了滿載工況和偏載工況（25%滿載）測(cè)試。

結(jié)果分析

由于大擺錘自重較大，因此不能忽略自重應(yīng)力的影響。被測(cè)工件的材質(zhì)為S355，測(cè)試部位的抗拉強(qiáng)度σ_b為制造單位提供的材質(zhì)單中的數(shù)據(jù)、自重應(yīng)力σ_a為制造單位提供的計(jì)算分析數(shù)據(jù)。

以滿載應(yīng)力測(cè)試分析為例：滿載應(yīng)力值σ_滿可由應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試直接得出數(shù)據(jù)，由于考慮到自重應(yīng)力σ_a的作用，故*大滿載應(yīng)力σ_滿max=σ_a+σ_滿，進(jìn)而可以計(jì)算出測(cè)試部位的安全系數(shù)n=σ_b/σ_滿max。偏載同理，計(jì)算結(jié)果見表。

對(duì)比分析表可以得出

1. 在滿載與偏載（25%）兩種工況下，測(cè)試點(diǎn)1、測(cè)試點(diǎn)2為大擺錘受力比較大的部位。

2. 在滿載工況下，大擺錘的最小應(yīng)力值測(cè)試點(diǎn)為測(cè)試點(diǎn)3，測(cè)試點(diǎn)4、5、6即座艙附近的應(yīng)力值較為穩(wěn)定。在偏載（25%）工況下，大擺錘的最小應(yīng)力值測(cè)試點(diǎn)為測(cè)試點(diǎn)6，這是由于偏載較滿載的負(fù)重減小，因此應(yīng)力值比滿載時(shí)降低大約27.7%。

3. 通過對(duì)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的計(jì)算分析，滿載與偏載（25%）兩種工況的最小安全系數(shù)值分別為12.8和12.5。根據(jù)《游樂設(shè)施安全規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)要求，一般構(gòu)件的安全系數(shù)n≥3.5，所以6個(gè)測(cè)試點(diǎn)在滿載工況及偏載（25%）工況下的安全系數(shù)均符合要求。

結(jié)論

本文采用無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試技術(shù)對(duì)大擺錘進(jìn)行測(cè)試，確定了滿載工況及偏載（25%滿載）工況下大擺錘關(guān)鍵受力部位的安全系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，找出了游樂設(shè)備中安全系數(shù)較低的薄弱部位，為以后的設(shè)計(jì)改進(jìn)起到了很好的指導(dǎo)作用，對(duì)游樂設(shè)施事故的發(fā)生起到了預(yù)防作用。無線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試技術(shù)作為一種有效地測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無線傳輸信號(hào)，解決了傳統(tǒng)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試無法應(yīng)對(duì)游樂設(shè)施復(fù)雜工況測(cè)試的難題，在游樂設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)中具有很好的前景。