橋式起重機(jī)主梁上拱度測量裝置研究

江 濤, 楊蕾璟, 劉洋帆, 江笑穎JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying（.河南省特種設(shè)備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；.中科通標(biāo)檢驗(yàn)檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 00070）

橋式起重機(jī)主梁上拱度測量裝置研究

江 濤1, 楊蕾璟1, 劉洋帆1, 江笑穎2
JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying
（1.河南省特種設(shè)備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；2.中科通標(biāo)檢驗(yàn)檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

[摘 要]起重機(jī)械上拱度測量裝置，通過激光測距儀和水準(zhǔn)儀的創(chuàng)新組合，實(shí)現(xiàn)了對起重機(jī)上拱度的測量，尤其是解決了單主梁起重機(jī)上拱度無法精確測量的問題。該裝置測量精確，方便快捷，價(jià)格便宜，便于攜帶。此裝置的檢測方法與其他檢測方法比較，減少了檢驗(yàn)誤差，提高了檢驗(yàn)結(jié)果的精確度，能在特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)廣泛推廣和使用。

[關(guān)鍵詞]起重機(jī)械；拱度；測量裝置；激光水準(zhǔn)儀；激光測距儀

1 概 述

橋(門)式起重機(jī)主梁按照GB/T 14405-2011《通用橋式起重機(jī)》、GB/T 14406-2011《通用門式起重機(jī)》的要求在制造成型時(shí)，必須預(yù)留有一定的上拱度。預(yù)留上拱度的原因是主梁在承受載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃危◤椥宰冃危?。?dāng)彈性變形使主梁由水平變?yōu)橄聯(lián)蠒r(shí)，將使小車軌道出現(xiàn)坡度，增加起重機(jī)小車運(yùn)行的阻力，嚴(yán)重時(shí)使小車出現(xiàn)自動(dòng)下滑，影響起重機(jī)的正常工作。通過計(jì)算可知，由坡度產(chǎn)生的阻力增加百分比為：當(dāng)靜撓度（由水平線算起向下產(chǎn)生的彈性變形量）為S/800時(shí)，阻力增加20%左右；當(dāng)靜撓度為S/500時(shí)，阻力增加30%左右；當(dāng)靜撓度為S/300時(shí)，阻力將增加到50%左右。為了防止起重機(jī)在起吊重物時(shí)主梁產(chǎn)生下?lián)蠌亩鴾p少小車在吊物運(yùn)行中產(chǎn)生較大的附加阻力或自動(dòng)滑行，在制造環(huán)節(jié)，生產(chǎn)廠家對主梁都制成均勻上拱的形狀(稱為上拱度)。另外，具有一定上拱度，當(dāng)起重機(jī)起吊負(fù)荷時(shí)能使大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)處于較為有利的工作狀態(tài)。因此無論是在起重機(jī)械出廠檢驗(yàn)環(huán)節(jié)還是樣機(jī)型式試驗(yàn)環(huán)節(jié)中，拱度都是重要的考核指標(biāo)。

對起重機(jī)械拱度的測量，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和制造企業(yè)急需有測量精確，方便快捷，價(jià)格便宜，便于攜帶的檢測裝置。

2 起重機(jī)械上拱度測量裝置的創(chuàng)新思想

2.1 創(chuàng)新思想

要實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)主梁上拱度的測量，需要在起重機(jī)主梁的下面創(chuàng)造出一個(gè)平面，這個(gè)平面覆蓋主梁的全部跨度范圍。然后在起重機(jī)主梁上選取A（最左端）、B（中間）、C（最右端）點(diǎn)，用激光測距儀測量平面與主梁工字鋼下翼緣面A、B、C點(diǎn)的距離，經(jīng)計(jì)算，得出起重機(jī)主梁上拱度的值。

2.2 實(shí)現(xiàn)手段

通過15mm的鋼板尺與三腳架云臺(tái)的連接，利用云臺(tái)上下調(diào)節(jié)的功能，與水平儀配合，實(shí)現(xiàn)在起重機(jī)主梁的下面創(chuàng)造出一個(gè)平面的目的。同時(shí)鋼板尺與激光測距儀的連接，實(shí)現(xiàn)用激光測距儀測量平面與主梁工字鋼下翼緣面的距離完成測量起重機(jī)主梁上拱度的測量數(shù)據(jù)的目的。這樣的組合實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)械上拱度測量裝置的創(chuàng)新思想。

2.3 技術(shù)參數(shù)

測距范圍：1～50m

測量精度：±1mm

操作溫度：-10～50℃

測量單位：mm，cm，ft，ft in 1/16，in，in 1/16

3 起重機(jī)械上拱度測量裝置的使用方法

3.1 組裝

將15mm鋼板尺的一端與激光測距儀背面連接固定，如圖1所示。另一端與三腳架云臺(tái)固定，如圖2所示，同時(shí)在合適的位置架設(shè)好水準(zhǔn)儀，如圖3所示。

圖1 鋼尺一端與激光測距儀背面連接固定

圖2 鋼尺另一端與三腳架云臺(tái)固定

圖3 在合適位置架設(shè)好水準(zhǔn)儀

3.2 測量

首先把激光測距儀放在電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁下面的地面上，激光測距儀找平，用激光測距儀測與主梁工字鋼下翼緣面的距離。同時(shí)用水準(zhǔn)儀目鏡的水平十字線找到激光測距儀下端鋼直尺的刻度位置并記錄下來（此點(diǎn)作為參照點(diǎn)G），如圖4所示。將電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁跨度平分為2段，選取A、B、C點(diǎn)，如圖5所示。將激光測距儀移到A點(diǎn)下面，用激光測距儀上的水平泡找平，如圖6所示。通過三腳架云臺(tái)上的上下調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)鋼直尺的位置，用水準(zhǔn)儀目鏡的水平十字線找到激光測距儀下面鋼直尺參照點(diǎn)G的刻度，如圖7所示。此時(shí)用激光測距儀測與主梁工字鋼下翼緣面的距離，記錄A點(diǎn)測量值。以此類推，分別測得B、C點(diǎn)的數(shù)值。

圖4 確定參照點(diǎn)（5mm處為G點(diǎn)）

圖5 選取A、B、C點(diǎn)

圖6 用激光測矩儀找平

圖7 測量

3.3 計(jì)算

將測的數(shù)值代入公式

H=Hb-(Ha+Hc)/2

判斷：H在(0.9-1.4)L/1000范圍內(nèi)為合格，其中L為起重機(jī)跨度。

4 上拱度測量裝置的實(shí)際運(yùn)用驗(yàn)證

4.1 檢驗(yàn)比對

2014年11月，由3個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)使用各自的儀器裝置按照各自的檢驗(yàn)方法對同一臺(tái)起重設(shè)備進(jìn)行起重機(jī)械上拱度的測量檢驗(yàn)比對。

方法一：首先將起重機(jī)械上拱度測量裝置中的水準(zhǔn)儀放在適當(dāng)位置調(diào)平，然后將起重機(jī)械上拱度測量裝置中的激光測距儀連同尺子與三角架云臺(tái)連接固定放置在起重機(jī)械跨中位置，將水準(zhǔn)儀對準(zhǔn)尺子找到一個(gè)水平定位刻度G，用激光測距儀測量水平面與跨中主梁工字鋼下翼緣面的距離Hc；接下來將激光測距儀分別移至電動(dòng)單梁起重機(jī)兩垮端的位置測量水準(zhǔn)儀所找平的刻度G水平面到下主梁工字鋼下翼緣面的距離Ha、Hc，通過計(jì)算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法二：首先將全站儀放在適當(dāng)位置調(diào)好，用全站儀測得電動(dòng)單梁起重機(jī)跨兩端和跨中A、B、C三點(diǎn)的值記錄Ha、Hb、Hc后再通過計(jì)算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法三：首先將直尺掛在電動(dòng)單梁起重機(jī)的吊鉤上然后將水準(zhǔn)儀放在適當(dāng)位置，調(diào)平，分別測量電動(dòng)單梁起重機(jī)的電動(dòng)葫蘆停置在跨中、兩垮端處時(shí)3個(gè)直尺標(biāo)高Hc、Ha、Hb記錄并進(jìn)行計(jì)算。上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

比對結(jié)果如表1所示。

本次檢驗(yàn)比對，由于儀器型號(hào)不同，檢驗(yàn)方法不同，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)有所不同，但測量結(jié)果全部符合檢規(guī)要求。三種不同儀器裝置和測量方法各有特點(diǎn)：起重機(jī)械上拱度測量裝置測量精確，方便快捷，且與被測對象無接觸，檢測人員更加安全，設(shè)備便宜，操作簡單；全站儀測量精確，操作便利，但是設(shè)備價(jià)額貴，不便于自行維護(hù)；水準(zhǔn)儀測量數(shù)值誤差比較大。架設(shè)儀器受地面場地空間和光線限制。

表1 比對結(jié)果

4.2 校準(zhǔn)

起重機(jī)械上拱度測量裝置研究項(xiàng)目組委托河南省計(jì)量科學(xué)研究院對該裝置進(jìn)行了計(jì)量檢定并取得校準(zhǔn)證書。使用光電測距儀、全站儀檢定裝置和空間角度標(biāo)準(zhǔn)裝置、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺、水準(zhǔn)儀主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所校準(zhǔn)的結(jié)果是起重機(jī)械上拱度測量裝置測量結(jié)果的不確定度為U=0.3mm，k=2。

5 結(jié) 論

通過將激光測距儀和水準(zhǔn)儀創(chuàng)新組合而成的起重機(jī)械上拱度測量裝置，實(shí)現(xiàn)了對橋（門）式起重機(jī)上拱度的檢測，達(dá)到了測量精確，方便快捷，設(shè)備便宜，便于攜帶的目的；對單主梁起重機(jī)而言，傳統(tǒng)方法無法放置標(biāo)尺的位置（無人員方便到達(dá)的走臺(tái)），此裝置和檢驗(yàn)方法實(shí)用性較好；對于室外環(huán)境，當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)通過激光測距儀的視頻頭能夠準(zhǔn)確找準(zhǔn)測試點(diǎn)；與其他儀器和檢驗(yàn)方法比較，起重機(jī)械上拱度測量裝置減少了檢驗(yàn)誤差，提高了檢驗(yàn)結(jié)果的精度，是一種能在特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)推廣的檢驗(yàn)方法和裝置。

（編輯 賈澤輝）

［中圖分類號(hào)］TH215

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］C

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)05-0061-03

［收稿日期］2014－11－19

Research of the main girder camber measurement device of bridge crane