水准仪 -激光测距仪 -挡光板法在起重机主梁上拱度检测应用

方雁衡 石金平

摘 要：文章结合了日常的检验经验，首先通过介绍主梁上拱度的重要性入手，提出了几种能够测量起重机主梁上拱度的检测方法，并对几种方法进行了对比，分析出了其优缺点。通过具体应用可知，水准仪-激光测距仪-挡光板检测法操作简单方便，检测结果准确，检测方法安全可靠，是一种值得广泛推广的好方法。

关键词：起重机；全站仪法；水准仪；上拱度检测

引言

起重机是现代工业生产中必不可少的运输设备,广泛应用于物品的起吊、运输、装御等作业中,大大减小了劳动强度,提高了生产效率。起重机的主梁都制成均匀上拱的形状,这被称为上拱度,这是为了防止起重机在起吊重物时产生下挠,从而减小小车在吊运重物运行中产生较大的附加阻力或自动滑行。此外,起重机主梁具有一定的上拱度,在起吊重物时,能合使起重机的运行机构处于有利的工作状态。所以起重机主梁上拱度对起重机的安全运行起着重要的作用,是检验过程中不能忽视的检验指标。

1 起重机主梁上拱度定义

起重机械的上拱度主要是因为起重机在工作时候，起升机构在沿着桥架搬运货物时，小车的自重和货物的重量会对主梁产生一个弹性下挠，这样在运行过程中产生一个爬坡阻力，爬坡阻力增大了小车运行所需要的驱动力。严重甚至会烧毁驱动电机，或导致小车溜车和振动的问题。严重影响了整个天车的平稳性。所以在设计上就要考虑补偿这种下挠，让小车保持水平运行，提高定位精度和平稳性。这种补偿的办法就是留出预拱度，补偿下挠。以《通用桥式起重机》（GB/T 14405—2011）和《通用门式起重机》（GB/T 14405—2011）为例，其对主梁的上拱度有明确的要求：主梁应有上拱度，静载试验后的主梁，当空载小车处于支腿支点位置时，上拱最高点应在跨度中部S/10范围内，其值不应小于0.7S/1 000。

为了满足相关标准要求，国内桥门式起重机制造商积累了丰富的制作主梁上拱度和控制主梁下挠的经验，如在主梁制造时多采用二次抛物线、正弦曲线、四次函数和三折线等方法腹板下料等，主梁上拱曲线如图1所示。

图1 主梁上拱曲线

2 上拱度检测

2.1 常规检测方法

拱度对起重机的实际意义不可忽视，拱度的测试对保证桥门式起重机的安全运行有较大作用，特别是对多年使用的起重机。随着使用年限的增加，主梁上拱度会随着起重机的反复加载变小，因此，需要对起重机的上拱度进行定期检测，以及时发现问题，防患于未然。目前，应用比较广泛的起重机主梁上拱度检验的方法主要有拉钢丝法、水准仪-激光测距仪法以及全站仪法。

拉钢丝法。用拉钢丝法测量上拱度时,钢丝直径为0.49mm一0.52mm,拉力为147N,其位置应在主梁上盖板宽度中心,将两根等高的测量棒分别置于端梁中心处,并垂直于端梁盖板和钢丝,测量主梁在筋板处的上盖板表面与钢丝之间的距离,找出拱度最高点,该点测量值为hl,测量棒长度为h,钢丝自重修正值为g。在测得数据中扣除钢丝自重影响的修正值,即得主梁实有上拱度S=h一hl一g。因为拉钢丝法要考虑钢丝绳的自重引起的下挠,须考虑修正值,相对来言比较麻烦。拉钢丝法不适用于主梁不易接近的起重机。拉钢丝法具体测量如图2所示:图中1为等高测量棒,2为直径为0.49mm一0.52mm的钢丝绳。

图2拉钢丝法测量拱度示意图

水准仪-激光测距仪测量法是指静载试验后，空小车停在极限位置，将水准仪放在适当位置，调平，激光测距仪放置在主梁下方，将钢直尺固定在激光测距仪上，用水准仪找到一个平面，使得在主梁跨中（S/10范围内最大值）、端梁中心（支腿支点）处，通过水准仪读出的读数一致。设H为所求拱度值，用激光测距仪在左端梁中心（支腿支点）点的读数为a，在右端梁中心（支腿支点）点的读数为b，在主梁跨中点的读数为c，则起重机的拱度为：

H=( a)+b /2-c （1）

全站仪法是首先在起重上盖板稍微突出的部分的下边缘贴上检测反光点，起重机静载试验后，将空载小车移动至极限位置，选择合适的位置架设全站仪，并将仪器调整至水平后开始检测，分别读取全站仪目镜瞄准反光点时的高度值，并记录检测结果，计算上拱度值。上述三种方法各有优缺点，拉钢丝法测试装置简单，成本低，测试结果准确，但需要测试人员在高空操作，测试过程中需要保持一定的拉力，安全性差。水准仪-激光测距仪和全站仪法操作方便，应用在电动单梁起重机上有很大优势，但对桥门式双梁起重机，不容易确定检测

点，检测准确度底。

2.2 水准仪-激光测距仪–挡光板法

根据上述方法的优缺点，本文提出一种全新的适用于桥门式双梁起重机主梁上拱度检测方法，即水准仪-激光测距仪-挡光板法。该方法需要准备的仪器和配套工具有水准仪、激光测距仪、磁铁和表面平整的1～3mm的塑料或金属挡光板，挡光板的尺寸约为180mm×100mm。主要测试过程如下。

①将小车停在1/4跨度位置，将挡光板放在两个主梁的上盖板上方，用磁铁固定，板材一端向内悬空伸出，如图3所示。每个主梁上可以同时放3块挡光板，其中跨中1块，两端各1块。

图3 挡光板在起重机主梁上的位置示意图

②起重机静载试验后，将空载小车移动至极限位置，选择合适的位置架设水准仪，保证水准仪检测视线前方没有遮挡物。

③在激光测距仪与水准仪观测点高度处做一标记，测试数据时始终保持标记点与水准仪的观察平面重合。

④激光测距仪放在挡光板伸出部分的正下方，开启激光束，使激光点处在板材上，调整激光测距仪支架高度，保证标记点与水准仪的观察平面重合，操作激光测距仪，依次读取6个测试数据，并做好相应的测试记录。

⑤测试结束后，根据检测结果，计算上拱度值。

主梁	检测方法
	拉钢丝法/mm				激光测距仪-水准仪-板法/mm
	导电端	跨中	另一端	上拱度		导电端	跨中	另一端	上拱度
司机室侧	50.5	39.8	50.5	10.7		5.183	5.189	5.185	10.0
另一侧	50.5	41.7	50.5	8.8		5.184	5.187	5.182	8.0

表1 主梁上拱度检测结果

3 检测实例

现场采用拉钢丝法、水准仪-激光测距仪-挡光板法对一台QD5t-10.5m A7的起重机主梁上拱度进行检测，检测结果如表1所示。

按照《通用桥式起重机》（GB/T 14405—2011）的要求 ，跨度为10.5m的起重机 ，主梁上拱度应不小于7.35mm。从检测结果可以看出，两种检测方法得出的结果均满足标准要求，并且检测结果相差不超过1mm。

4 结束语

与拉钢丝法、水准仪-激光测距仪法、全站仪法相比，水准仪-激光测距仪-挡光板检测法操作简单方便，检测结果准确，检测方法安全可靠，是一种值得广泛推广的好方法。

参考文献：

［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.通用门式起重机：GB/T 14406—2011［S］.北京：中国标准出版社发行，2011.

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