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    • 专利摘要:

    公开号:WO1991019968A1
    申请号:PCT/JP1991/000793
    申请日:1991-06-12
    公开日:1991-12-26
    发明作者:Katsuhiro Kajino
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:G01B7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細
    [0002] 構造物 の寿命推定用 ゲー ジ と そ れを用 い た寿命推定方法
    [0003] 明 の技術分野
    [0004] 本発明 は 動荷重が加 わ る 構造物、 例え ば建設機械 用大型ダ ン プ ト ラ ッ ク の ： 7 レ ー ム等の寿命を推定す る 方 法 と それに用 い ら れ る ゲ一 ジ 'と に関す る
    [0005] 明 の背景技術
    [0006] 建設機械用夫型ダ ン プ ト ラ ッ ク は フ レ ー ム に前後輪を 取付け る と 共 に 、 運転室 と ベ ッ セ ルを設けて土砂等を運 搬す る も の で あ り 、 そ の フ レ - ム は曲げ荷重、 ね じ り 荷 重が作用 し て疲労破壊す る こ と 力 あ る 。
    [0007] 他方、 フ レ一ム に 作用 す る 曲 げ荷重、 ね じ り 荷重 はべ ッ セ ノレの積 量、 路面状況、 車速等 に よ り 大 き く 変動 す る の で、 フ レ一ムが疲労破壊す る 時期 、 つ ま り フ レ ー. ム の寿命を推定す る こ と は事実上無理でめ る 0
    [0008] こ の た め に従来は フ レ ー ム に歪ゲ一 ジ を貼付 し 、 実稼 動'時に そ の歪ゲ一 ジ の歪を計測器 に よ つ て実衝歪 と し て 長期間計測 し 、 そ の計測 し た値 に基づい て頻度処理等の 面倒な計算を し て疲労被害量を求め、 それに よ り 寿命を 推定 し て い o
    [0009] 力、 力、 る 5¾=命推定方法で あ る と 、 計測 し た値を頻度処理 等の面倒な計算を行な う の で、 ' そ の作業が大変面倒 と な つ て し ま う 。 又、 計測器を用 い て測定 し て い る 間 の デー 夕 （稼動状況） し か知 る こ と がで き な い。
    [0010] 発明 の概要
    [0011] 本発明 は上記 し た事情に鑑み な さ れた も のであ っ て、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 構造物の寿命推定 に用 い ら れ る 新規な ゲー ジ と 、 該ゲー ジ を用 い る こ と によ っ て従来 技術 にお け る よ う な面倒な計算を必要 と せずに 、 容易 に 構造物の寿命を推定す る こ と がで き る 方法 と を提供す る と に め る 。
    [0012] 上記 目 的を達成す る た め に、 本発明 の第 1 態様に よ れ ば、 両端に ほぼ同形に形成 さ れた 円環部及び こ れ ら 円環 部を一体的 に連結す る と共に、 そ の中間部 に相対向 し て 形成 さ れた V字状の切欠 き を有す る 帯状連結部を有 し 、 かつ寿命が推定 さ れ る べ き 構造物よ り 短い寿命を有す る 薄肉板状の ゲー ジ本体 と 、 そ し て前記対向す る 切欠き 間 に貼付 さ れた ク ラ ッ ク ゲー ジ と か ら成 る構造物の寿命推 定用 ゲー ジが提供 さ れる 。
    [0013] さ ら に上記 目 的を達成す る ため に、 本発明 に よ れば、 第 1 請求項に記載の ゲー ジ を構造物の所定箇所に 固着す る こ と と 、 該ゲー ジ に貼付 さ れた ク ラ ッ ク ゲー ジ の抵抗 変化を測定す る こ と と 、 該抵抗変化か ら ゲー ジ の破断時 間を求め る こ と と 、 そ し て期 く 求めた破断時間 に基づい て構造物の寿命を推定す る こ と 、 の各ス テ ッ プか ら 成 る 構造物の寿命推定方法が提供 さ れ る 。
    [0014] 上記の よ う に、 本発明 は、 構造物 よ り 疲労寿命が短い ゲー ジ を構造物 に取付 け 、 こ の ゲー ジ の亀裂状態を ク ラ ッ ク ゲー ジ の抵抗値変化 と し て検出 し 、 そ れに よ り ゲ一 ジ の破断時間を求め て構造物の寿命を推定す る 方法を提 供す る ので、 従来の よ う な面倒な計算が不要であ る か ら 容易 に構造物の寿命を推定で き る 。
    [0015] 前記な ら び に他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点は 本発明 の原理 に合致す る 好適な具体例が実施例 と し て示 さ れてい る 以下の記述お よ び添附の 図面に関連 し て説明 さ れ る こ と に よ り 、 当該技術の熟達者に と っ て明 ら か に な る で あ ろ う 。
    [0016] 図面の簡単な 説明
    [0017] 図 1 は寿命が推定 さ れ る べ き 構造物 に本発明の寿命推 定用 ゲ一 ジ を取付 け た状態を示す概略側面図、
    [0018] 図 2 は ゲー ジ本体の平面図、
    [0019] 図 3 は 図 2 図示の ゲー ジ本体に ク ラ ッ ク ゲー ジ を取付 け た状態 と 、 ゲー ジ本体の構造物への溶接箇所 と を示す 正面図、
    [0020] 図 4 は ク .ラ ッ ク ゲー ジ の拡大図、 そ し て
    [0021] '図 5 は構造物の各部の寿命推定を示す図表であ る 。
    [0022] 発明 の詳細な説明
    [0023] 以下、 添付の 図面に従 っ て本発明 を詳細 に説明す る 。 図 1 に 示すよ う に 、 フ レ ー ム 1 の側面な どのね じ れが 作用す る 部分 に第 1 · 第 2 ね じ り 負荷検出用 ゲー ジ 2 , 3 を溶接 し て取付け る と 共 に 、 フ レ ー ム 1 の上面 な ど の 曲 げが作甩す る 部分 に 曲 げ負荷検出用 ゲー ジ 4 を溶接 し て取付け る 。
    [0024] 前記ゲー ジ 2 , 3 , 4 の本体 は図 2 の よ う に、 一側円 環部 5 と 他側円環部 6 を帯状の連結部 7 で一体的 に連結 し た薄肉扳状を成 し てお り 、 そ の連結部 7 の略中間部 に は V字状の切欠 き 8， 8 を相対向 し て形成 し て疲労破壊 し 易 く し て あ り 、 一側及び他側円環部 5 , 6 の外側円弧 部分 5 a , 6 a 及び 5 ， 6 の 内周部 5 b , 6 b を溶接 し て フ レ ー ム 1 に 固着 し て あ る 。
    [0025] 前記ゲー ジ 2 , 3 , 4 の切欠 き 8 の深 さ a 及び連結部 7 の幅 2 b は下記の よ う に し て決定す る 。
    [0026] 但 し 、 ゲー ジ の全長力《 8 0 〜 1 0 0 ram、 厚 さ 2 . 3 〜 3 . 2 11111で、 材質カ《 5 5 4 1 の場合 と す る 。
    [0027] ゲー ジ の長 さ 方向 の応力振幅が び kg / crf の場合に切欠 き 8 を形成 し た連結部 7 が破断す る ま での応力振幅の繰 返 し 回数 N は （ 1 ) 式 と な る 。
    [0028] N = 5.16 X 109 X ( 2.15 X 106 ) F x ひ 4 … （ 1 ) 但 し、 f = a Z b
    [0029] N は一般的 に 1 0 5 回以上必要であ り 、 短時間 に負荷 をモニ タ す る 場合 に は を大 き く す る 。 ま た、 亀裂伝播限界応力拡大係数範囲
    [0030] 厶 K t h = ひ π a ≥ 1 0 で あ る 力、 ら
    [0031] a > 3 1 . 8 Z び 2 ( m ) … （ 2 ) で あ る こ と が必要であ る 。 基準負荷状態に お け る 応力振幅 σ と 頻度か ら （ 1 ) 式、 ( 2 ) 式を満足す る 寸法 a , b を定め る 。
    [0032] 図 3 に示すよ う に 、 ゲー ジ 2 , 3 , 4 の連結部 7 に お け る 対向 し 一対の切欠 き 8 , 8 間 に ク ラ ッ ク ゲー ジ 9 を貼付 し 、 そ の ク ラ ッ ク ゲー ジ 9 の抵抗値の変化をテ ス タ ー 1 0 で計測す る 。
    [0033] 該 ク ラ ッ ク ゲー ジ 9 は図 4 の よ う に 、 4 mm幅の一側片 1 1 と 他側片 1 2 と に複数本、 例え ば 1 3 本の素線 1 3 .を連結 し た も の であ り 、 ゲー ジ の亀裂全長 と 切断素線数 と 抵抗値を チ ユ ッ ク し た と こ ろ 、 下記表の よ う に な っ た。
    [0034]
    [0035] こ の こ と よ り 、 ク ラ - 'ツ ク ゲー ジ 9 の抵抗値に よ っ てゲ ー ジ 2 , 3 ， 4 の亀裂発生、 亀裂進展、 亀裂貫通を良好 に検出で き る こ と が判明す る 。
    [0036] 実際の作業現場で実作業を行な い所定時間毎に そ の時 の テ ス タ ー 1 0 の抵抗値を計測 し て チ ユ ッ ク シ ー 卜 に記 入す る 。
    [0037] 例え ば下記の表の よ う に 各 ク ラ ッ ク ゲー ジ ご と に抵抗 値 と サ ー ビス メ ー タ 目 盛 （ エ ン ジ ン の稼動積算計の数値） を記入す る 。 ゲ ー ジ （ 2 )
    [0038] 年 Z月 Z日 抵抗値 （ Ω ) サービスメータ （ h )
    [0039] ' 89/12/20 50 200
    [0040] ' 90/ 1/18 50 600
    [0041] ' 90/ 2/25 50 1050
    [0042] ' 90/ 3/19 70 1440
    [0043] ' 90/ 4/24 110 1900
    [0044] ' 90/ 5/16 190 2380
    [0045] ' 90/ 6/17 350 2880
    [0046] ' 90/ 7/21 670 3420
    [0047] 第 2 ゲー ジ （ 3 )
    [0048] 年 月 日 抵抗値 （ Ω ) サービスメ 一夕 （ h )
    [0049] ' 89/12/20 50 200
    [0050] ' 90/ 1/18 50 600
    [0051] ' 90/ 2/25 110 1050
    [0052] ' 90/ 3/19 670 1540
    [0053] ' 90/ 4/24 破断 2100
    [0054] ゲー ジ （ 4 )
    [0055]
    [0056] 以上の こ と は複数台の車両、 例え ば 3 台の車両に つ い てそ れぞれ行な う 。
    [0057] 以上の デー タ よ り ゲー ジが破断す る時間を ま と め、 そ の値 に基づい て図 5 の 図表 よ り 実車 フ レ ー ム推定寿命を 求め る 。
    [0058] こ の よ う に し て フ レ ー ム寿命を推定 し 、 そ の フ レ ー ム 寿命が短い場合に はべ ッ セ ル積載重量を低減、 路面整備 車速制限な どを行な っ て フ レ ー ム に作用す る 荷重を低減 し てフ レ ー ム寿命を向上 さ せ る 。
    [0059] 以上の説明 に お い てゲー ジ破断時間の求め方 は、 同一 稼動現場の 同一機種、 同一部位に ゲー ジ を装着 し 、 ゲー ジ破断時間 ゲー ジ No.を 5 〜 1 0 〜 デー タ 得 る 。 そ れを ワ イ ブル解析 し 、 そ の現場、 そ の機種、 そ の部位の ゲー ジ破断時間を得 る 。 (例） H0325-5 , Α 部， 10台 に ゲー ジ を装着す る 。
    [0060] こ の 1 0 ケ の ゲー ジ の破断時間を ワ イ ブル解析 し て破 断時間を得 る 。
    [0061] ま た実車フ レ ー ム推定寿命の求め方は図 5 に おい てゲ 一 ジ破断時間を h ！ とす る と 矢印に そ っ て実車推定寿命 h 2 を得 る （ A 部の場合） こ の場合ゲー ジ の感度 は フ レ — ム の h z h i 倍 と な る 。
    [0062] 又、 図中の m は S — N カ ー ブの傾 き の逆数
    [0063] (応力 S m X 回数 N = 定数 C ) であ り 、 ゲー ジ と フ レ ー ム と で は異な る 。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 両端 に ほぼ同形 に形成 さ れた 円環部及び こ れ ら 円環 部を一体的 に連結す る と 共に 、 そ の 中間部 に 相対向 し て 形成 さ れた V字状の 切欠 き を有す る 帯状連結部を有 し 、 かつ寿命が推定 さ れ る べ き 構造物 よ り 短い寿命を有す る 薄肉板状の ゲー ジ本体 と 、 そ し て前記対向す る 切欠 き 間 に貼付 さ れた ク ラ ッ ク ゲ ー ジ と か ら成 る 構造物の寿命推 定用 ゲー ジ。
    2 . 第 1 請求項に記載の ゲ ー ジ を構造物の所定箇所 に 固 着す る こ と と 、 該ゲー ジ に貼付 さ れた ク ラ ッ ク ゲー ジ の 抵抗変化を測定す る こ と と 、 該抵抗変化か ら ゲー ジ の破 断時間を求め る こ と と 、 そ し て期 く 求め た破断時間 に基 づい て構造物の寿命を推定す る こ と 、 の各ス テ ッ プか ら 成 る 構造物の寿命推定方法。
    3 . 第 2 請求項 に記載の構造物の寿命推定方法であ っ て 複数個の前記ゲー ジが構造物の複数の所定個所に そ れぞ れ固着 さ れ る こ と を特徴 と す る 。
    4 . 第 2 請.求項に記載の構造物の寿命推定方法であ っ て 前記ケ ー ジ が、 両端円環部の各々 の外卿円孤部及び こ れ ら 円環部の各 々 の 内周部を溶接す る こ と に よ つ て構造物 に 固着 さ れ る こ と を特徴 と す る。
    5 . 第 1 請求項に記載の ゲー ジであ っ て、 前記切欠 き の 深 さ を a nmi、 前記帯状連結部の横幅を 2 b 匪 、 ゲー ジ の 長 さ 方向 の応力振幅を ひ k Z cif s 切欠 き が形成 さ れた連 結部が破断す る ま での応力振幅の綠返 し 回数を N 、 そ し て亀裂伝播限界応力拡大係数範囲を Δ Κ t h と す る と き こ れ ら 各要素が
    N = 5 . 1 6 X 1 0 9 X ( 2 . 1 5 X 1 0 6 ) e x σ 4
    - … ( 1 ) ε = a / b … ( 2 ) A K t h = ひ v^ ^ a 1 0 … ( 3 ) a ^ 3 1 . 8 σ 2
    … （ 4 ) の関係を有す る こ と を特徵 と す る
    类似技术:
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    公开号 | 公开日
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    法律状态:
    1991-12-26| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): SU US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2/151667||1990-06-12||
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