[發明專利]基于聚類分析橋架類起重機整機載荷譜編制方法

有效

• 申請號: 201510257999.2
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104809317B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 趙章焰;李愛華;夏文俊;郭慶;曹雄鷹;郭小寧
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及起重設備技術領域，尤其涉及一種基于聚類分析橋架類起重機整機載荷譜編制方法，它適用于通用橋式起重機主梁整機載荷譜的編制，為該類起重機的壽命評估提供依據。

背景技術

橋式起重機廣泛運用于港口碼頭、工礦企業、鐵路交通、農場林區、物流周轉、鋼鐵化工等部門和場所，是人類生產活動中不可缺少的起重設備。經相關部門統計，起重設備事故在我國所發生的機械工傷事故中，約占15％。為保證人民的生命、財產安全，國家已將起重機械納入法定監督管理和檢驗檢測的重大技術裝備之列。

為確保長期無故障使用起重機，或能更有效發揮起重機的能力，均需掌握起重機金屬結構剩余壽命，及其影響起重機金屬結構剩余壽命及其可靠性的有關信息，確保預期的安全性。實現起重機金屬結構疲勞剩余壽命評估和可靠性分析的關鍵問題之一就是掌握起重機的整機載荷譜。

國外許多起重設備生產企業在技術規格書中提供了整機載荷譜。國內針對起重機整機載荷譜編制方法研究的文獻很少，尚無標準可依，國內的起重機生產企業也未能提供整機載荷譜，整機載荷譜是起重機金屬結構設計、使用、管理等環節進行疲勞分析和壽命預測的基礎數據，對其編制方法的研究具有十分重要的經濟和社會意義。

起重機的載荷譜與起重載荷和起吊卸載位置有關，文獻《造船龍門起重機載荷譜的編制方法》([J]起重機運輸機械.2012(4))按照等分的原則對載荷和載荷位移進行了分類，但是起重機的實際起吊工作情況具有隨機性，因此，這種處理載荷譜參數的方法不具有通用性。

文獻《基于旁側壓力測量的起重機載荷稱重方法研究》([J]起重機運輸機械.2013(10))提供了一種測量起重載荷的方法，文獻《橋式起重機載荷譜參數數據的采集系統及方法》(發明專利201010139945.3)提供了載荷及載荷位移參數的獲取方法。這兩種方法存在的問題是：只提供了載荷和載荷位移的采集方法，未解決對采集數據分類處理的問題，沒有涉及利用數據編制載荷譜的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對載荷譜參數平均分類的不足，利用聚類分析的方法，采用最短距離法作為載荷以及載荷位移的聚類依據，提供一種基于聚類分析橋架類起重機整機載荷譜的編制方法，為起重機壽命的評估提供依據。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的基于聚類分析橋架類起重機整機載荷譜編制方法，具體是：先選擇橋架類起重機的起重載荷、載荷位移為輸入參數；然后基于聚類分析的方法，利用統計數據，對載荷分類；再基于聚類分析的方法，利用統計數據，對載荷位移分類；最后根據載荷和載荷位移分類的結果，統計計算每級載荷在載荷位移區間內的壽命，編制橋架類起重機整機的載荷譜。

所述的對載荷分類的具體方法是：

1)提取起重機載荷統計數據，設載荷統計數據集合為：

p_n＝{p₁,p₂,L p_n}_，

2)定義起重機載荷之間的距離d_ij為：

d_ij＝|d_i-d_j|,i,j＝1,2,L,n(1)

式中：d_i、d_j分別表示載荷的數值p_i、p_j，

3)建立載荷的距離矩陣D⁽⁰⁾為：

式中：矩陣中的元素d_ij(i、j＝1，2，…n)表示載荷p_i與p_j的距離，按照公式(1)計算。

4)找出D⁽⁰⁾中非對角的最小元素，記為D_sq，D_sq表示類G_s和類G_q之間的最小距離，將類G_s和類G_q所在的行和列合并為一個新行新列，則類G_s和類G_q合并為G_r，G_r＝{G_s，G_q}，任一類G_k與G_r的距離按以下公式計算:

式中：類G_p表示載荷按最小距離合并后的一個集合；