經(jīng)緯儀和激光測距儀在起重機(jī)拱度測量中的應(yīng)用

王 磊

（山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030009）

0 引言

在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，尤其在重工業(yè)領(lǐng)域，橋門式起重機(jī)的應(yīng)用極為普遍，它是車間內(nèi)生產(chǎn)流程中的重要運(yùn)輸工具，行車的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系著生產(chǎn)量的提高和生產(chǎn)的安全。國家質(zhì)檢總局2002年頒布的《起重機(jī)械監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》性能試驗(yàn)中規(guī)定通過測量其拱度值來評(píng)判該設(shè)備的主梁結(jié)構(gòu)是否符合安全技術(shù)規(guī)范。

1 起重機(jī)主梁拱度的要求

制作起重機(jī)主梁時(shí)，要求主梁在額定載荷時(shí)保證小車軌道水平、小車運(yùn)行平穩(wěn)、制動(dòng)可靠。因?yàn)橹髁涸谳d荷的作用下會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃?，軌道中心?huì)下沉，形成坡度，這樣小車由中心向兩跨運(yùn)行時(shí)就要爬坡，不僅需要克服摩擦阻力，而且還要克服上坡的附加阻力，使運(yùn)行阻力增大，可能造成電機(jī)過載燒壞；而當(dāng)小車由兩跨向中心運(yùn)行時(shí)就要下坡，制動(dòng)后出現(xiàn)溜車的現(xiàn)象，使小車停車位置不準(zhǔn)確，容易引發(fā)設(shè)備和人身事故。

2 起重機(jī)主梁撓度的測量

《起重機(jī)械監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定必須進(jìn)行靜載試驗(yàn)和額定載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)方法要求用電子經(jīng)緯儀等儀器測量其拱度值。我們?cè)趯?shí)際操作中使用電子經(jīng)緯儀和手持激光測距儀來對(duì)主梁的拱度進(jìn)行測量。

圖1中A和B分別位于測量拱度的S／10處，C點(diǎn)在跨中S／2處。其中，S為起重機(jī)的跨度。

2.1 調(diào)試設(shè)備

安置三腳架，把腳架之三腳插入地面后調(diào)整腳架頭使三個(gè)腳架長度大致相同，使架臺(tái)面水平。

調(diào)整對(duì)中器的調(diào)焦旋鈕，通過對(duì)中器目鏡觀察使地面測量標(biāo)志中心的對(duì)中分劃標(biāo)記清晰地呈現(xiàn)；再調(diào)整腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中；觀察光學(xué)對(duì)中器目鏡，調(diào)整腳螺旋使地面中心與對(duì)中器中心重合，然后將中心螺絲旋緊固定好儀器。

旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀使長水準(zhǔn)器與任意兩個(gè)腳螺旋連線平行，調(diào)整這兩個(gè)腳螺旋時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。將照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)90°，用另一腳螺旋使長水準(zhǔn)器氣泡居中。重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使長水準(zhǔn)器在這兩個(gè)位置上氣泡都居中。

最后進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)整和目標(biāo)照準(zhǔn)，架設(shè)激光測距儀三角架。

圖1 測量撓度圖

2.2 測量

使用電子經(jīng)緯儀和激光測距儀分別測量主梁跨中A，B，C處，記錄A，B，C處的垂直角角度及激光測距儀鏡頭到這3處目標(biāo)的距離。

使用經(jīng)緯儀時(shí)采用盤左、盤右觀測，多次測取平均值的辦法，以消除系統(tǒng)誤差；同樣，激光測距儀測量時(shí)也選多次測量的平均值，偏差過大的數(shù)值直接剔除，以消除測量誤差。

2.2.1 拱度計(jì)算

設(shè)F為所求拱度值，由電子經(jīng)緯儀可測得A點(diǎn)的垂直角δa，由激光測距儀可測得A點(diǎn)距鏡頭的距離LAO，由此可計(jì)算得A點(diǎn)到鏡頭的垂直距離Fa＝LAOcosδa；同理可得到B點(diǎn)到鏡頭的垂直距離Fb，C點(diǎn)到鏡頭的垂直距離Fc。則起重機(jī)的拱度可由下式計(jì)算得到：

［1］規(guī)定：橋式（包括電動(dòng)葫蘆橋、門式）起重機(jī)主梁的上拱度應(yīng)為（0.9～1.4）S／1 000，載荷試驗(yàn)后其上拱度應(yīng)不小于0.7S／1 000。

2.2.2 靜剛度計(jì)算

設(shè)起重機(jī)靜剛度為H，當(dāng)加載到額定載荷時(shí)，通過電子經(jīng)緯儀可測得C點(diǎn)的垂直角δc1，由激光測距儀可測得C點(diǎn)距鏡頭的距離Lco1，由此可計(jì)算得此時(shí)C點(diǎn)到鏡頭的垂直距離Hc1＝Lco1cosδc1。同理，可測得卸載后C點(diǎn)到鏡頭的垂直距離為Hc2，則起重機(jī)靜剛度：

3 結(jié)語

使用電子經(jīng)緯儀和激光測距儀測量拱度和剛度的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）測量的拱度值誤差比較小，避免了掛標(biāo)尺的危險(xiǎn)，以及由于標(biāo)尺的高度發(fā)生變化而造成的誤差。

（2）可以在起重機(jī)起吊大體積物品時(shí)，將其作為額定載荷進(jìn)行測量。

（3）測量設(shè)備簡單，操作方便安全。

缺點(diǎn)是：采用這種方法測量起重機(jī)時(shí)不得有擋住激光的物體，架設(shè)儀器時(shí)必須選擇空曠的地面。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中國特種設(shè)備檢測研究院.TSGQ7015－2008起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則［S］.北京：新華出版社，2008：1－44.

［2］ 中國特種設(shè)備檢測研究院.TSGQ7016－2008起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則［S］.北京：新華出版社，2008：1－33.

［3］ 陳黎峰.橋（門）式起重機(jī)主梁上拱度和撓度的測量［J］.裝備制造技術(shù)，2010（5）：124－125.