[发明专利]基于聚类分析桥架类起重机整机载荷谱编制方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重设备技术领域，尤其涉及一种基于聚类分析桥架类起重机整机载荷谱编制方法，它适用于通用桥式起重机主梁整机载荷谱的编制，为该类起重机的寿命评估提供依据。

背景技术

桥式起重机广泛运用于港口码头、工矿企业、铁路交通、农场林区、物流周转、钢铁化工等部门和场所，是人类生产活动中不可缺少的起重设备。经相关部门统计，起重设备事故在我国所发生的机械工伤事故中，约占15％。为保证人民的生命、财产安全，国家已将起重机械纳入法定监督管理和检验检测的重大技术装备之列。

为确保长期无故障使用起重机，或能更有效发挥起重机的能力，均需掌握起重机金属结构剩余寿命，及其影响起重机金属结构剩余寿命及其可靠性的有关信息，确保预期的安全性。实现起重机金属结构疲劳剩余寿命评估和可靠性分析的关键问题之一就是掌握起重机的整机载荷谱。

国外许多起重设备生产企业在技术规格书中提供了整机载荷谱。国内针对起重机整机载荷谱编制方法研究的文献很少，尚无标准可依，国内的起重机生产企业也未能提供整机载荷谱，整机载荷谱是起重机金属结构设计、使用、管理等环节进行疲劳分析和寿命预测的基础数据，对其编制方法的研究具有十分重要的经济和社会意义。

起重机的载荷谱与起重载荷和起吊卸载位置有关，文献《造船龙门起重机载荷谱的编制方法》([J]起重机运输机械.2012(4))按照等分的原则对载荷和载荷位移进行了分类，但是起重机的实际起吊工作情况具有随机性，因此，这种处理载荷谱参数的方法不具有通用性。

文献《基于旁侧压力测量的起重机载荷称重方法研究》([J]起重机运输机械.2013(10))提供了一种测量起重载荷的方法，文献《桥式起重机载荷谱参数数据的采集系统及方法》(发明专利201010139945.3)提供了载荷及载荷位移参数的获取方法。这两种方法存在的问题是：只提供了载荷和载荷位移的采集方法，未解决对采集数据分类处理的问题，没有涉及利用数据编制载荷谱的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对载荷谱参数平均分类的不足，利用聚类分析的方法，采用最短距离法作为载荷以及载荷位移的聚类依据，提供一种基于聚类分析桥架类起重机整机载荷谱的编制方法，为起重机寿命的评估提供依据。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的基于聚类分析桥架类起重机整机载荷谱编制方法，具体是：先选择桥架类起重机的起重载荷、载荷位移为输入参数；然后基于聚类分析的方法，利用统计数据，对载荷分类；再基于聚类分析的方法，利用统计数据，对载荷位移分类；最后根据载荷和载荷位移分类的结果，统计计算每级载荷在载荷位移区间内的寿命，编制桥架类起重机整机的载荷谱。

所述的对载荷分类的具体方法是：

1)提取起重机载荷统计数据，设载荷统计数据集合为：

p_n＝{p₁,p₂,L p_n}_，

2)定义起重机载荷之间的距离d_ij为：

d_ij＝|d_i-d_j|,i,j＝1,2,L,n(1)

式中：d_i、d_j分别表示载荷的数值p_i、p_j，

3)建立载荷的距离矩阵D⁽⁰⁾为：

式中：矩阵中的元素d_ij(i、j＝1，2，…n)表示载荷p_i与p_j的距离，按照公式(1)计算。

4)找出D⁽⁰⁾中非对角的最小元素，记为D_sq，D_sq表示类G_s和类G_q之间的最小距离，将类G_s和类G_q所在的行和列合并为一个新行新列，则类G_s和类G_q合并为G_r，G_r＝{G_s，G_q}，任一类G_k与G_r的距离按以下公式计算:

式中：类G_p表示载荷按最小距离合并后的一个集合；