電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁拱度測(cè)量方法探討

●山西省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 梁愛(ài)國(guó)

檢測(cè)已安裝的電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁拱度時(shí)，由于受結(jié)構(gòu)影響，一般都是在地面上采用水準(zhǔn)儀法進(jìn)行。目前，這種檢測(cè)方法主要有吊鉤測(cè)量法和標(biāo)桿測(cè)量法兩種。

吊鉤測(cè)量法即用細(xì)鋼絲（直徑為0.5 mm）將測(cè)尺、重錘連成一體掛在吊鉤上。然后，將電動(dòng)葫蘆運(yùn)行到每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，由水準(zhǔn)儀讀取各測(cè)點(diǎn)測(cè)尺的刻度數(shù)值。

標(biāo)桿測(cè)量法是將電動(dòng)葫蘆運(yùn)行至任一端梁側(cè)保持不動(dòng)，用帶有測(cè)尺和磁鐵的標(biāo)桿分別吸掛在主梁每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的下表面上，由水準(zhǔn)儀讀取各測(cè)點(diǎn)測(cè)尺的刻度數(shù)值。

上述測(cè)量方法，從測(cè)量原理來(lái)說(shuō)都存在不足之處。

拱度的基準(zhǔn)

從起重機(jī)的設(shè)計(jì)原理來(lái)說(shuō)，電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的簡(jiǎn)支梁，其上拱度是主梁在無(wú)載荷情況下，相對(duì)于名義水平位置的向上拱起量，它是以主梁兩端支點(diǎn)連線為基準(zhǔn)線，其中部相對(duì)于基準(zhǔn)線的垂直距離。而使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，是利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)間高差，這里的水平視線就是采用水準(zhǔn)儀測(cè)量時(shí)的測(cè)量基準(zhǔn)。所以，在用水準(zhǔn)儀測(cè)量主梁拱度時(shí)，主梁的基準(zhǔn)線應(yīng)平行于測(cè)量基準(zhǔn)，才能實(shí)測(cè)出主梁的真實(shí)拱起量。

主梁的拱度

對(duì)于已安裝的起重機(jī)，由于受其他部件的影響，主梁的上拱度將會(huì)發(fā)生變化，所測(cè)的上拱值并不是主梁的理論拱度。電動(dòng)單梁起重機(jī)也是如此（本文以無(wú)司機(jī)室電動(dòng)單梁起重機(jī)為例），在測(cè)量其主梁上拱度時(shí)，由于受電動(dòng)葫蘆自重的影響，主梁各測(cè)量點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生向下位移變形（即下?lián)希?，如圖1所示，主梁的理論拱度為F，測(cè)量范圍內(nèi)的實(shí)測(cè)拱度為f，主梁中部下?lián)献冃螢関中，兩端測(cè)點(diǎn)下?lián)献冃螢関端，與基準(zhǔn)線距離為h。則有：

主梁的理論拱度為：F=F測(cè)+F＇=f+h+v中

其中：F測(cè)=f+v中-v端為主梁在測(cè)量范圍L內(nèi)的理論拱度，F(xiàn)＇=h+v端為主梁在非測(cè)量范圍內(nèi)的理論拱度。

為了保證主梁的實(shí)測(cè)拱度f(wàn)趨近于理論拱度F，則必須使主梁中部下?lián)献冃蝪中、兩端測(cè)點(diǎn)下?lián)献冃蝪端和兩端測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線距離h越小越好。這就要求在測(cè)量時(shí)，電動(dòng)葫蘆盡可能靠近端梁，且兩端測(cè)量點(diǎn)離主梁支點(diǎn)（車輪支撐中心線）的距離盡可能小。

圖1 主梁實(shí)測(cè)拱度與理論拱度示意圖

主梁（測(cè)點(diǎn)）的下?lián)献冃?/h2>

對(duì)于主梁各測(cè)點(diǎn)的下?lián)献冃?，可由材料力學(xué)知識(shí)求得。

1.吊鉤測(cè)量法

如上所述，吊鉤測(cè)量法測(cè)量時(shí)，電動(dòng)葫蘆的自重分別作用在主梁的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，此時(shí)，當(dāng)電動(dòng)葫蘆位于主梁兩端時(shí)（電動(dòng)葫蘆自重作用點(diǎn)至主梁支撐中心線距離為b，主梁跨度為S），兩端測(cè)量點(diǎn)的向下位移變形為：

（注：此時(shí)，b≥c.）

圖2 吊鉤測(cè)量法示意圖

2.標(biāo)桿測(cè)量法

標(biāo)桿測(cè)量法測(cè)量時(shí)，電動(dòng)葫蘆的自重作用在主梁端部的一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上，此時(shí)，當(dāng)標(biāo)桿在電動(dòng)葫蘆端側(cè)時(shí)（電動(dòng)葫蘆自重作用點(diǎn)至主梁支撐中心線距離為b'，標(biāo)桿懸掛點(diǎn)至主梁支撐中心線距離為c，主梁跨度為S），該測(cè)點(diǎn)的向下位移變形為：

當(dāng)標(biāo)桿在無(wú)電動(dòng)葫蘆端側(cè)時(shí)，該測(cè)點(diǎn)的向下位移變形為：

圖3 標(biāo)桿測(cè)量法示意圖

當(dāng)標(biāo)桿在主梁的中部時(shí)，該測(cè)點(diǎn)的向下位移變形為：

由上可知，上述兩種方法中，主梁各測(cè)點(diǎn)的向下變形的程度是不同的。其中，吊鉤測(cè)量法的主梁兩端測(cè)點(diǎn)的向下變形量相同，即此兩點(diǎn)形成的基準(zhǔn)線平行于測(cè)量基準(zhǔn)。而標(biāo)桿測(cè)量法的主梁兩端測(cè)點(diǎn)的向下變形量不同，即此兩點(diǎn)形成的基準(zhǔn)線不平行于測(cè)量基準(zhǔn)。

另外，標(biāo)桿測(cè)量法的主梁中部的向下變形量及無(wú)電動(dòng)葫蘆端側(cè)的測(cè)點(diǎn)向下位移變形為最小，而吊鉤測(cè)量法主梁中部的向下變形量最大。

改進(jìn)方法

由上述分析可以看出，從理論上來(lái)說(shuō)，原來(lái)的吊鉤測(cè)量法和標(biāo)桿測(cè)量法都存在一定的不足之處，從而影響到主梁拱度的測(cè)量精度。所以，本文建議將標(biāo)桿測(cè)量法進(jìn)行改進(jìn)，其具體測(cè)量方法如圖4所示：將電動(dòng)葫蘆運(yùn)行至端梁Ⅲ處的極限位置，用帶有測(cè)尺和磁鐵的標(biāo)桿分別吸掛在主梁Ⅰ、Ⅱ處的工字鋼下表面上，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確讀出Ⅰ、Ⅱ處的測(cè)量數(shù)值分別為A、B1；然后，再將電動(dòng)葫蘆運(yùn)行至端梁Ⅰ處的極限位置，用帶有測(cè)尺和磁鐵的標(biāo)桿分別吸掛在主梁Ⅱ、Ⅲ處的工字鋼下表面上，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確讀出Ⅱ、Ⅲ處的測(cè)量數(shù)值分別為B2、C。則主梁在測(cè)量范圍的拱度為：

圖4 吊鉤測(cè)量法和標(biāo)桿測(cè)量法主梁向下變形量比較示意圖

綜上所述，在用水準(zhǔn)儀法測(cè)量電動(dòng)單梁起重機(jī)的主梁拱度時(shí)，由于受其他部件的影響，使主梁產(chǎn)生向下彈性變形，造成主梁的上拱曲線發(fā)生變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差。所以，在實(shí)際檢測(cè)中，應(yīng)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行具體分析，尤其是跨度較大、剛性較小時(shí)，盡可能地采用有理論依據(jù)的正確測(cè)量方法，以減小實(shí)際測(cè)量中的累計(jì)誤差。