经纬仪和激光测距仪在起重机拱度测量中的应用

王 磊

（山西省机电设计研究院，山西 太原 030009）

0 引言

在现代化生产中，尤其在重工业领域，桥门式起重机的应用极为普遍，它是车间内生产流程中的重要运输工具，行车的运行状态直接关系着生产量的提高和生产的安全。国家质检总局2002年颁布的《起重机械监督检验规程》性能试验中规定通过测量其拱度值来评判该设备的主梁结构是否符合安全技术规范。

1 起重机主梁拱度的要求

制作起重机主梁时，要求主梁在额定载荷时保证小车轨道水平、小车运行平稳、制动可靠。因为主梁在载荷的作用下会产生下挠变形，轨道中心会下沉，形成坡度，这样小车由中心向两跨运行时就要爬坡，不仅需要克服摩擦阻力，而且还要克服上坡的附加阻力，使运行阻力增大，可能造成电机过载烧坏；而当小车由两跨向中心运行时就要下坡，制动后出现溜车的现象，使小车停车位置不准确，容易引发设备和人身事故。

2 起重机主梁挠度的测量

《起重机械监督检验规程》规定必须进行静载试验和额定载荷试验，检验方法要求用电子经纬仪等仪器测量其拱度值。我们在实际操作中使用电子经纬仪和手持激光测距仪来对主梁的拱度进行测量。

图1中A和B分别位于测量拱度的S／10处，C点在跨中S／2处。其中，S为起重机的跨度。

2.1 调试设备

安置三脚架，把脚架之三脚插入地面后调整脚架头使三个脚架长度大致相同，使架台面水平。

调整对中器的调焦旋钮，通过对中器目镜观察使地面测量标志中心的对中分划标记清晰地呈现；再调整脚螺旋，使圆水准器的气泡居中；观察光学对中器目镜，调整脚螺旋使地面中心与对中器中心重合，然后将中心螺丝旋紧固定好仪器。

旋转经纬仪使长水准器与任意两个脚螺旋连线平行，调整这两个脚螺旋时，旋转方向应相反。将照准部转动90°，用另一脚螺旋使长水准器气泡居中。重复转动90°，使长水准器在这两个位置上气泡都居中。

最后进行望远镜目镜调整和目标照准，架设激光测距仪三角架。

图1 测量挠度图

2.2 测量

使用电子经纬仪和激光测距仪分别测量主梁跨中A，B，C处，记录A，B，C处的垂直角角度及激光测距仪镜头到这3处目标的距离。

使用经纬仪时采用盘左、盘右观测，多次测取平均值的办法，以消除系统误差；同样，激光测距仪测量时也选多次测量的平均值，偏差过大的数值直接剔除，以消除测量误差。

2.2.1 拱度计算

设F为所求拱度值，由电子经纬仪可测得A点的垂直角δa，由激光测距仪可测得A点距镜头的距离LAO，由此可计算得A点到镜头的垂直距离Fa＝LAOcosδa；同理可得到B点到镜头的垂直距离Fb，C点到镜头的垂直距离Fc。则起重机的拱度可由下式计算得到：

［1］规定：桥式（包括电动葫芦桥、门式）起重机主梁的上拱度应为（0.9～1.4）S／1 000，载荷试验后其上拱度应不小于0.7S／1 000。

2.2.2 静刚度计算

设起重机静刚度为H，当加载到额定载荷时，通过电子经纬仪可测得C点的垂直角δc1，由激光测距仪可测得C点距镜头的距离Lco1，由此可计算得此时C点到镜头的垂直距离Hc1＝Lco1cosδc1。同理，可测得卸载后C点到镜头的垂直距离为Hc2，则起重机静刚度：

3 结语

使用电子经纬仪和激光测距仪测量拱度和刚度的优点是：

（1）测量的拱度值误差比较小，避免了挂标尺的危险，以及由于标尺的高度发生变化而造成的误差。

（2）可以在起重机起吊大体积物品时，将其作为额定载荷进行测量。

（3）测量设备简单，操作方便安全。

缺点是：采用这种方法测量起重机时不得有挡住激光的物体，架设仪器时必须选择空旷的地面。

参考文献：

［1］ 中国特种设备检测研究院.TSGQ7015－2008起重机械定期检验规则［S］.北京：新华出版社，2008：1－44.

［2］ 中国特种设备检测研究院.TSGQ7016－2008起重机械安装改造重大维修监督检验规则［S］.北京：新华出版社，2008：1－33.

［3］ 陈黎峰.桥（门）式起重机主梁上拱度和挠度的测量［J］.装备制造技术，2010（5）：124－125.