起重机械载荷试验

技术概述

起重机械载荷试验是起重机检测检验中至关重要的核心环节，是对起重机械整机性能、安全性和可靠性进行全面验证的有效手段。该试验通过模拟起重机械在实际作业中可能遇到的各种载荷工况，对起重机的金属结构、机构、零部件、安全装置等进行系统性检验，以确保其在规定的工况条件下能够安全、稳定地运行。

根据国家相关法规和标准要求，起重机械在安装投入使用前、经过大修或改造后、以及定期检验时，均需进行载荷试验。载荷试验的主要目的是验证起重机械的实际承载能力是否达到设计要求，检验各机构运转是否正常，安全装置是否灵敏可靠，以及金属结构是否具有足够的强度和刚度。

起重机械载荷试验的依据主要包括《特种设备安全法》、《起重机械安全监察规定》、《起重机械检验规则》等法律法规，以及GB/T 3811《起重机设计规范》、GB/T 5905《起重机试验规范和程序》、GB 6067《起重机械安全规程》等技术标准。这些法规和标准对载荷试验的内容、方法、程序和判定准则都做出了明确规定。

载荷试验按照加载程度和试验目的的不同，可分为空载试验、额定载荷试验、静载试验和动载试验四种类型。空载试验主要检验各机构运转情况和安全装置功能；额定载荷试验验证起重机在额定工况下的工作性能；静载试验检验金属结构和零部件的强度及稳定性；动载试验则验证起重机的动态性能和各机构的协调性。

从技术角度来看，起重机械载荷试验是一项综合性强、技术要求高的检验工作。它不仅需要检验人员具备扎实的理论知识，还需要熟练掌握各种检测仪器设备的操作技能，同时要求严格遵守安全操作规程，确保试验过程中人员和设备的安全。

检测样品

起重机械载荷试验的检测样品范围涵盖了各类起重机械设备。根据《特种设备目录》的分类，需要进行载荷试验的起重机械主要包括以下几大类型：

• 桥式起重机：包括通用桥式起重机、防爆桥式起重机、绝缘桥式起重机、冶金桥式起重机、电动单梁起重机、电动单梁悬挂起重机、电动葫芦桥式起重机等
• 门式起重机：包括通用门式起重机、防爆门式起重机、轨道式集装箱门式起重机、轮胎式集装箱门式起重机、造船门式起重机、电动葫芦门式起重机等
• 塔式起重机：包括普通塔式起重机、电站塔式起重机、塔式皮带起重机等
• 流动式起重机：包括汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、全路面起重机、随车起重机等
• 门座起重机：包括港口门座起重机、船厂门座起重机、电站门座起重机等
• 升降机：包括施工升降机、简易升降机等
• 缆索起重机：包括固定式缆索起重机、移动式缆索起重机等
• 桅杆起重机：包括固定式桅杆起重机、移动式桅杆起重机等
• 旋臂起重机：包括柱式旋臂起重机、壁式旋臂起重机、平衡悬臂起重机等
• 轻小型起重设备：包括电动葫芦、手动葫芦、气动葫芦等

除了上述主要起重机械类型外，各类专用起重机械、港口装卸机械、建筑起重机械等也需要按照相关规定进行载荷试验。不同类型的起重机械，其载荷试验的具体要求和方法可能存在差异，需要根据相应的技术标准和检验规则进行确定。

在进行载荷试验前，需要对检测样品的基本情况进行确认，包括起重机的型号规格、主要技术参数、工作级别、使用环境、设计图纸、出厂检验报告、安装验收资料等。这些信息对于正确制定试验方案、选择试验载荷、确定检测项目具有重要意义。

检测项目

起重机械载荷试验的检测项目涵盖了起重机整机性能的各个方面，具体检测项目根据试验类型和起重机类型的不同而有所差异。以下是载荷试验的主要检测项目：

一、空载试验检测项目

• 各机构运转情况检验：检查起升机构、运行机构、回转机构、变幅机构等的运转是否平稳、正常
• 操纵系统检验：检查各操纵手柄、按钮、开关的操作是否灵活、准确、可靠
• 安全装置功能检验：包括起重量限制器、力矩限制器、起升高度限位器、行程限位器、防风装置、缓冲器、防碰撞装置等的功能验证
• 电气系统检验：检查电气线路、控制柜、电动机、制动器等的运行状态
• 液压系统检验：检查液压泵、液压阀、液压缸、油管等的运行状态和密封性能

二、额定载荷试验检测项目

• 起升能力检验：验证起重机能否稳定起升额定载荷
• 机构速度检验：测量起升速度、运行速度、回转速度、变幅速度等是否符合设计要求
• 制动性能检验：检验各机构制动器的制动力矩、制动距离是否符合要求
• 结构变形检验：测量主梁、支腿、臂架等主要受力构件的变形量
• 整机稳定性检验：验证起重机在各种工况下的稳定性
• 噪声检验：测量起重机运转时的噪声水平

三、静载试验检测项目

• 结构强度检验：检验主要受力构件的强度是否满足设计要求
• 结构刚度检验：测量主梁跨中挠度、悬臂端挠度等变形指标
• 连接可靠性检验：检查焊缝、螺栓连接、销轴连接等是否有开裂、松动、脱落等现象
• 永久变形测量：卸载后检查是否有永久变形
• 裂纹检验：检查主要受力部位是否产生裂纹

四、动载试验检测项目

• 动态性能检验：验证起重机在动态载荷下的工作性能
• 机构协调性检验：检验各机构联合动作时的协调配合情况
• 控制系统检验：检验控制系统在动态工况下的响应特性
• 安全装置动态响应检验：验证安全装置在动态条件下的动作可靠性
• 振动特性检验：测量结构的振动频率、振幅等参数

检测方法

起重机械载荷试验的检测方法需要严格按照国家标准和检验规范的要求进行，确保试验结果的准确性和可靠性。以下是各项试验的具体检测方法：

一、试验前准备工作

在进行载荷试验前，需要进行充分的准备工作。首先，应对起重机械进行全面的外观检查和资料审查，确认起重机的基本状况符合试验条件。其次，应制定详细的试验方案，明确试验项目、加载方式、检测内容、安全措施等。同时，应准备好试验所需的仪器设备、工具材料和试验载荷。

试验载荷的选择应符合标准规定，通常采用标准砝码、水箱或专用试验载荷。试验载荷的重量应经过准确标定，其误差应控制在允许范围内。对于大型起重机，可以采用等效载荷的方法进行试验，但需要经过计算和验证。

二、空载试验方法

空载试验应在起重机全行程范围内进行，各机构应分别进行正反向运转试验。起升机构应进行全程升降试验，运行机构应进行全程往返运行试验，回转机构应进行全回转试验，变幅机构应进行全程变幅试验。试验过程中，应仔细观察各机构的运转情况，检查是否有异常声响、振动、发热等现象。

安全装置的检验应逐项进行，验证各限位器、保护装置的动作是否准确可靠。起重量限制器应进行模拟试验，验证其报警和切断功能。力矩限制器应进行多点校验，验证其显示精度和保护功能。

三、额定载荷试验方法

额定载荷试验应按照规定的工况进行加载。试验时，将额定载荷吊离地面一定高度，停留规定时间后，进行起升、下降、运行、回转、变幅等动作试验。试验过程中，应测量各机构的速度参数，观察运转情况，检验制动性能。

对于桥式起重机和门式起重机，额定载荷试验应分别在小车位于跨中和悬臂端（如适用）两种位置进行。对于塔式起重机，应分别在最不利工况和最大幅度处进行试验。对于流动式起重机，应分别在额定起重力矩的最大幅度处和最大起重量处进行试验。

四、静载试验方法

静载试验的载荷通常为额定起重量的一定倍数，根据起重机的类型和工作级别确定，一般为额定起重量的1.25倍至1.5倍。试验时，将试验载荷缓慢吊离地面，停留规定时间（通常为10分钟至30分钟），然后卸载。

试验过程中，应测量主要受力构件的变形量，包括主梁跨中挠度、悬臂端挠度、支腿位移等。卸载后，应检查是否有永久变形，检查焊缝、连接件等是否有损坏。静载试验应注意安全，试验载荷下方严禁站人。

五、动载试验方法

动载试验的载荷通常为额定起重量的一定倍数，一般为额定起重量的1.1倍至1.2倍。试验时，应进行起升、下降、运行、回转、变幅等机构的各种组合动作，模拟起重机的实际作业工况。

动载试验应检验起重机在动态载荷下的整机性能，包括机构运转的平稳性、制动性能、控制系统响应、安全装置动作等。试验过程中应注意观察是否有异常振动、摆动、噪声等现象，检验各机构联合动作时的协调性。

六、数据记录与结果判定

试验过程中，应详细记录各项检测数据，包括载荷重量、变形量、速度参数、时间等。数据记录应准确、完整，并应有试验人员和见证人员签字确认。试验结束后，应根据标准规定的判定准则，对各项检测结果进行判定，出具试验报告。

检测仪器

起重机械载荷试验需要使用多种检测仪器设备，以确保检测数据的准确性和可靠性。以下是载荷试验常用的主要检测仪器：

一、载荷测量仪器

• 电子吊秤：用于测量起吊载荷的重量，精度等级一般为0.1级至0.5级，量程根据起重机额定起重量选择
• 测力传感器：配合二次仪表使用，用于准确测量载荷重量，适用于大型起重机的载荷试验
• 标准砝码：作为标准试验载荷使用，砝码等级一般为M1级或M2级，需要定期检定
• 电子台秤：用于小型起重机械和零部件的载荷测量

二、位移变形测量仪器

• 全站仪：用于测量起重机的结构变形、位移等，具有高精度、自动记录等特点
• 激光测距仪：用于测量主梁挠度、臂架变形等，测量精度高、操作简便
• 经纬仪：用于测量起重机的结构变形和位移，适用于大型起重机的试验
• 位移传感器：用于实时监测结构变形，可与数据采集系统配合使用
• 挠度计：专门用于测量梁结构的挠度变形，使用简便、读数直观
• 钢卷尺、钢直尺：用于测量较大尺寸的变形和位移，精度较低但使用方便

三、速度测量仪器

• 转速表：用于测量电动机、减速器等的转速，有接触式和非接触式两种类型
• 激光测速仪：用于测量各机构的线速度，如起升速度、运行速度等
• 速度传感器：配合数据采集系统使用，可连续记录速度变化过程

四、时间测量仪器

• 秒表：用于测量各机构动作时间、制动时间等
• 计时器：用于记录试验持续时间，具有定时报警功能

五、温度测量仪器

• 红外测温仪：用于测量电动机、制动器、减速器、液压系统等的温度
• 热电偶温度计：用于连续监测关键部位的温度变化

六、噪声测量仪器

• 声级计：用于测量起重机运转时的噪声水平，应符合相关标准要求
• 噪声频谱分析仪：用于分析噪声的频谱特性，便于确定噪声源

七、电气检测仪器

• 万用表：用于测量电压、电流、电阻等电气参数
• 钳形电流表：用于测量电动机工作电流
• 绝缘电阻测试仪：用于测量电气线路和设备的绝缘电阻
• 接地电阻测试仪：用于测量起重机的接地电阻

八、无损检测仪器

• 超声波探伤仪：用于检测焊缝和材料内部的缺陷
• 磁粉探伤仪：用于检测铁磁性材料表面和近表面的裂纹缺陷
• 渗透探伤剂：用于检测非铁磁性材料表面开口缺陷

所有检测仪器均应经过法定计量机构检定或校准，并在有效期内使用。检测人员应熟练掌握各种仪器的操作方法，确保检测数据的准确性。

应用领域

起重机械载荷试验的应用领域十分广泛，涵盖了国民经济的各个重要行业。凡是使用起重机械的场所，都需要按照规定进行载荷试验。以下是载荷试验的主要应用领域：

一、工业制造领域

在工业制造领域，各类起重机被广泛应用于车间内的物料搬运、设备吊装、工件转运等作业。机械制造、汽车制造、船舶制造、航空航天、冶金、化工、电力等行业都大量使用桥式起重机、门式起重机、旋臂起重机等设备。这些起重机在安装投用前、定期检验时都需要进行载荷试验，以确保生产安全和设备可靠性。

二、港口物流领域

港口是起重机械使用最为集中的场所之一。港口门座起重机、轮胎式集装箱龙门起重机、轨道式集装箱龙门起重机、岸桥、门式起重机等大型起重设备承担着货物装卸、堆垛、转运等重要任务。这些设备作业频繁、载荷大、环境恶劣，对其安全性能要求极高，定期载荷试验是确保港口作业安全的重要措施。

三、建筑施工领域

建筑施工领域大量使用塔式起重机、施工升降机、流动式起重机等设备。塔式起重机是高层建筑施工不可或缺的垂直运输设备，施工升降机用于人员和物料的垂直运输。这些设备在安装后必须进行载荷试验，验证其安全性能后方可投入使用。施工过程中的定期检验也需要进行载荷试验。

四、交通运输领域

铁路货场、公路货运站、机场等交通运输场所使用的门式起重机、装载机、升降平台等起重设备，需要进行定期载荷试验。铁路救援起重机、公路清障车等专用起重设备也需要按规定进行载荷试验。

五、能源电力领域

水电、火电、核电、风电、光伏等能源电力领域使用各种类型的起重设备。水电站的门式起重机、桥式起重机用于闸门启闭和设备吊装；火电厂的起重机用于设备检修维护；核电站对起重设备的安全要求更为严格；风电安装船的大型起重机用于风机安装。这些起重设备的安全性直接关系到能源生产和供应安全。

六、石油化工领域

石油化工企业大量使用防爆起重机、各类专用起重设备。由于作业环境存在易燃易爆气体，对起重机的防爆性能和安全性能要求极高。载荷试验不仅要验证承载能力，还要验证防爆性能和各项安全保护装置的可靠性。

七、矿山冶金领域

矿山和冶金企业使用的起重机械工作环境恶劣、作业级别高。冶金起重机要承受高温辐射，铸造起重机要吊运高温熔融金属，对安全性要求极高。这些设备的载荷试验要求更为严格，试验项目也更多。

八、其他领域

除上述领域外，起重机械载荷试验还广泛应用于船舶制造与维修、仓储物流、市政建设、水利工程建设、应急救援等领域。随着经济发展和基础设施建设不断推进，起重机械的应用范围还将进一步扩大，载荷试验的需求也将持续增长。

常见问题

在起重机械载荷试验的实际工作中，经常会遇到各种问题和疑问。以下整理了载荷试验中的一些常见问题及其解答：

问题一：新安装的起重机必须做哪些载荷试验？

新安装的起重机在投入使用前，应按照相关标准规定进行空载试验、额定载荷试验、静载试验和动载试验。试验应按照先空载、后载荷，先静载、后动载的顺序进行。具体试验项目和试验载荷倍数应根据起重机类型和工作级别确定。试验合格后，方可办理使用登记手续。

问题二：起重机的定期检验需要做载荷试验吗？

根据《起重机械定期检验规则》的规定，定期检验时是否需要进行载荷试验，取决于起重机的类型、使用年限和上次检验情况。一般来说，对于高风险起重机械（如冶金起重机、铸造起重机、防爆起重机等）和使用年限较长的起重机械，定期检验时需要进行载荷试验。具体要求应参照相关检验规则执行。

问题三：载荷试验前应做哪些准备工作？

载荷试验前应做好以下准备工作：审查起重机技术资料，确认设计、制造、安装符合规定；对起重机进行全面检查，确认各机构、安全装置、电气系统等正常；制定详细的试验方案，明确试验项目、加载方式、检测内容、安全措施；准备试验所需的仪器设备和试验载荷；清理试验场地，划定安全区域；配备必要的安全防护设施和应急救援设备。

问题四：静载试验的载荷应如何确定？

静载试验载荷通常为额定起重量的1.25倍至1.5倍，具体倍数应根据起重机类型和标准规定确定。根据GB/T 5905的规定，桥式起重机和门式起重机的静载试验载荷为额定起重量的1.25倍；塔式起重机的静载试验载荷为额定起重量的1.25倍至1.5倍（根据工作级别确定）；流动式起重机的静载试验载荷为额定起重量的1.25倍。

问题五：载荷试验时主梁挠度的允许值是多少？

根据GB/T 3811的规定，桥式起重机和门式起重机主梁在额定载荷下的跨中挠度允许值为：工作级别A1-A3为S/700，工作级别A4-A5为S/800，工作级别A6-A7为S/900，工作级别A8为S/1000（S为跨度）。静载试验时的挠度限值应按照相关标准执行，卸载后不得有永久变形。

问题六：载荷试验发现不合格项如何处理？

载荷试验发现不合格项时，应分析原因，制定整改方案。对于安全装置功能不合格等问题，应进行调整或更换；对于结构变形超标等问题，应评估是否需要加固或更换构件；对于焊缝开裂等缺陷，应进行修复并重新检测。整改后应重新进行相应的载荷试验，直至合格为止。

问题七：载荷试验对环境条件有哪些要求？

载荷试验应在良好的环境条件下进行。试验时风速不应超过规定限值（一般不超过8.3m/s）；环境温度应在-20℃至+40℃之间；不得在雨、雪、雾等恶劣天气条件下进行室外起重机的载荷试验；试验场地应平整坚实，满足承载要求；试验区域应设置安全警戒线，非试验人员不得进入。

问题八：载荷试验报告应包括哪些内容？

载荷试验报告应包括以下主要内容：起重机基本信息（型号规格、主要参数、制造单位、使用单位等）；试验依据和标准；试验项目和试验方法；试验载荷和试验工况；检测结果和数据记录；试验结论和判定；试验人员和审核人员签字；试验日期和地点；附件（检测数据表格、照片、仪器检定证书等）。

问题九：载荷试验的周期是如何规定的？

起重机械载荷试验的周期根据起重机的类型、使用频率、工作环境和法规要求确定。新安装起重机应进行验收载荷试验；定期检验时，根据检验规则要求确定是否进行载荷试验；经过大修、改造或发生事故修复后的起重机，应重新进行载荷试验；使用单位也可根据设备状况和管理需要，适当增加载荷试验频次。

问题十：载荷试验时如何确保安全？

载荷试验安全措施包括：试验前进行全面检查，确认设备状况良好；制定详细的安全技术措施和应急预案；试验区域设置警戒线和警示标志，安排专人监护；试验人员应经过培训，持证上岗；试验载荷应准确称量，不得超载试验；试验过程中统一指挥，操作人员严格按照指令操作；配备必要的救援设备和医疗急救用品；试验结束后，应对起重机进行全面检查，确认无异常后方可交付使用。