(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210727303.8 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 广州港集团有限公司 地址 510100 广东省广州市越秀区沿江东 路406号港口中心 申请人 广州港股份有限公司 　 广州港股份有限公司南沙集装箱码 头分公司 　 北京泛泰克斯仪 器有限公司 (72)发明人 肖炳林　庞颖威　容梓豪　王运　 赵伟龙　黄卞传　郭晓飞　叶子豪　 周雄　 (74)专利代理 机构 广州弘邦专利商标事务所有 限公司 4 4236 专利代理师 程长文(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) B66C 9/08(2006.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命 预测方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种轨道式集装箱起重机小 车机构的车轮寿命预测方法， 包括： S1,通过加速 度‑应力算法计算出车轮的平均应力结果并将该 平均应力结果以载荷谱形式记录； S2,通过数据 库预存的S ‑N曲线和于S1获得的载荷谱以预测车 轮剩余寿命。 本发明又公开了一种轨道式集装箱 起重机小车机构的车轮寿命预测系统， 包括安装 于轨道式集装箱起重机小车机构的车轮传动机 构的振动加速度传感器和计算服务装置； 所述计 算服务装置包括： 监测数据获取模块、 加速度 ‑应 力分析模块、 寿命预测模块和图文显示输出模 块。 本发明能精准地预测轨道式集装箱起重机小 车机构的车轮的疲劳寿命， 而且还避免采用复杂 的传感器系统， 降低了设备损坏的风险以及设备 成本。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115270544 A 2022.11.01 CN 115270544 A 1.一种轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征在于， 应用于轨道 式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测系统上， 该车轮寿命预测系统包括安装于轨道式 集装箱起重机小车机构的车轮传动机构的振动加速度传感器和获取所述振动加速度传感 器的传感信息的计算 服务装置， 该 车轮寿命预测方法包括以下步骤： S1,所述计算服务装置通过一加速度 ‑应力算法计算出车轮的平均应力结果并将该平 均应力结果以载荷谱形式记录； S2,所述计算服务装置通过一数据库预存 的S‑N曲线和于S1获得的载荷谱以预测轨道 式集装箱起重 机小车机构的车轮剩余寿命。 2.根据权利要求1所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 所述轨道式集装箱起重机小车机构的车轮传动机构为小车机构车轮传动轴附近的变 速箱。 3.根据权利要求1所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 所述计算服务装置通过显示器将轨道式集装箱起重机小车机构的车轮的加速度状 态、 应力状态、 载荷谱历史数据和/或预测寿命的结果显示给用户。 4.根据权利要求1 ‑3任一所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征在于， 该 车轮寿命预测方法还 包括以下步骤： S3， 计算服务装置通过内部设置的名义应力法对车轮剩余寿命进行校核， 获得最为精 确的车轮剩余寿命。 5.根据权利要求4所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 所述名义应力法包括以下步骤： S31,以小车机构车轮材 料的S‑N曲线为基础； S32,对照结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力， 结合疲劳损伤积累理论， 以 校核疲劳寿命。 6.根据权利要求5所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 所述名义应力的计算公式如下： 公式(1)中， Sa为名义应力； σa为应力； Kf为疲劳缺口系数； ε为裂缝尺寸系数； β 为表面质 量系数； CL为加载方式。 7.根据权利要求5所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 于所述 疲劳损伤积累理论中， 测试工作循环下的累积损伤度的计算公式如下： 公式(2)中， D为总损伤； ni为载荷水平i下的循环数； Ni为载荷水平作用下的疲劳寿命。 8.根据权利要求1 ‑3任一所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征在于， S1所述的加速度 ‑应力算法的计算公式如下： σ ＝aEm+b             (3) 公式(3)中： σ 为所求部位的平均应力； Em为不同裂缝深度下的一定时间段内的振动加速权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270544 A 2度平均能量； a,b： 为加速度应力系数； 根据平均应力与振动加速度 平均能量的对应关系， 利 用最小二乘法得到拟合曲线， 由拟合曲线得到平均应力与振动加速度 平均能量的关系表达 式， 并得出a,b的值。 9.根据权利要求1 ‑3任一所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征在于， 于S1之前还 包括以下步骤： S100,所述计算服务装置通过有限元分析软件计算得到的加速度a和应力σ， 将该加速 度a和应力σ 带入到一 最大主应力公式 中， 得到不同裂缝深度下 各测试点处的主应力； S200,所述计算服务装置通过一平均应力和振动加速度平均 能量公式， 得出不同裂缝 深度下的一定时间段内的平均应力和振动加速度 平均能量， 并绘制出平均应力曲线以及振 动加速度平均能量曲线； S300,所述计算服务装置通过平均应力与振动加速度平均 能量的对应关系， 利用最小 二乘法得到拟合曲线， 由拟合曲线得到平均应力与振动加速度平均能量的关系表达式； S400,所述计算 服务装置通过振动加速度平均能量计算测点处的平均应力值。 10.根据权利要求9所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 于S100中， 所述计算服务装置分别对小车机构车轮上的不同裂缝深度(h1,h2,...,hn) 进行有限元仿真， 得到不同裂缝深度下的加速度[ah11,ah1n]…[ahn1,ahnn]以及应力[σh11, σh1n]…[σhn1, σhnn]。 11.根据权利要求9所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 于S10 0中， 所述的最大主应力计算公式如下： 公式(4)中： σ1为最大主应力， (h1,h2,...,hn)为不同的裂缝深度， E为弹性模量， E＝2.1 ×1011； μ为泊松比， μ＝0.3； εa, εb, εc为通过应变法测得(h1,h2,...,hn)不同裂缝深度的应 变。 12.根据权利要求9所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 于S20 0中， 在不同裂缝深度下的一定时间段内的平均应力的计算公式如下： 公式(5)中： σm为在不同裂缝深度下的一定时间段内的平均应力； σ1,i为不同裂缝深度下 的测点处主应力； N 为不同裂缝深度下的一定时间段内的应力个数。 13.根据权利要求9所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征 在于， 于S200中， 在不同裂缝深度下的一定时间段内的振动加速度平均能量Ea的计算公式 如下： 公式(6)中： Ea为不同裂缝深度下的一定时间段内的振动加速度平均能量； m为不同裂缝 深度下的一定时间段内的加速度个数； 为振动加速度能量。 14.根据权利要求9所述的轨道式集装箱起重机小车机构的车轮寿命预测方法， 其特征权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270544 A 3