桥式起重机主梁上拱度测量装置研究

江 涛, 杨蕾璟, 刘洋帆, 江笑颖JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying（.河南省特种设备安全检测研究院，河南 郑州 450004；.中科通标检验检测技术服务有限公司，内蒙古 呼和浩特 00070）

桥式起重机主梁上拱度测量装置研究

江 涛1, 杨蕾璟1, 刘洋帆1, 江笑颖2
JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying
（1.河南省特种设备安全检测研究院，河南 郑州 450004；2.中科通标检验检测技术服务有限公司，内蒙古 呼和浩特 010070）

[摘 要]起重机械上拱度测量装置，通过激光测距仪和水准仪的创新组合，实现了对起重机上拱度的测量，尤其是解决了单主梁起重机上拱度无法精确测量的问题。该装置测量精确，方便快捷，价格便宜，便于携带。此装置的检测方法与其他检测方法比较，减少了检验误差，提高了检验结果的精确度，能在特种设备检验机构广泛推广和使用。

[关键词]起重机械；拱度；测量装置；激光水准仪；激光测距仪

1 概 述

桥(门)式起重机主梁按照GB/T 14405-2011《通用桥式起重机》、GB/T 14406-2011《通用门式起重机》的要求在制造成型时，必须预留有一定的上拱度。预留上拱度的原因是主梁在承受载荷时会产生下挠变形（弹性变形）。当弹性变形使主梁由水平变为下挠时，将使小车轨道出现坡度，增加起重机小车运行的阻力，严重时使小车出现自动下滑，影响起重机的正常工作。通过计算可知，由坡度产生的阻力增加百分比为：当静挠度（由水平线算起向下产生的弹性变形量）为S/800时，阻力增加20%左右；当静挠度为S/500时，阻力增加30%左右；当静挠度为S/300时，阻力将增加到50%左右。为了防止起重机在起吊重物时主梁产生下挠从而减少小车在吊物运行中产生较大的附加阻力或自动滑行，在制造环节，生产厂家对主梁都制成均匀上拱的形状(称为上拱度)。另外，具有一定上拱度，当起重机起吊负荷时能使大车运行机构处于较为有利的工作状态。因此无论是在起重机械出厂检验环节还是样机型式试验环节中，拱度都是重要的考核指标。

对起重机械拱度的测量，检验机构和制造企业急需有测量精确，方便快捷，价格便宜，便于携带的检测装置。

2 起重机械上拱度测量装置的创新思想

2.1 创新思想

要实现对起重机主梁上拱度的测量，需要在起重机主梁的下面创造出一个平面，这个平面覆盖主梁的全部跨度范围。然后在起重机主梁上选取A（最左端）、B（中间）、C（最右端）点，用激光测距仪测量平面与主梁工字钢下翼缘面A、B、C点的距离，经计算，得出起重机主梁上拱度的值。

2.2 实现手段

通过15mm的钢板尺与三脚架云台的连接，利用云台上下调节的功能，与水平仪配合，实现在起重机主梁的下面创造出一个平面的目的。同时钢板尺与激光测距仪的连接，实现用激光测距仪测量平面与主梁工字钢下翼缘面的距离完成测量起重机主梁上拱度的测量数据的目的。这样的组合实现了起重机械上拱度测量装置的创新思想。

2.3 技术参数

测距范围：1～50m

测量精度：±1mm

操作温度：-10～50℃

测量单位：mm，cm，ft，ft in 1/16，in，in 1/16

3 起重机械上拱度测量装置的使用方法

3.1 组装

将15mm钢板尺的一端与激光测距仪背面连接固定，如图1所示。另一端与三脚架云台固定，如图2所示，同时在合适的位置架设好水准仪，如图3所示。

图1 钢尺一端与激光测距仪背面连接固定

图2 钢尺另一端与三脚架云台固定

图3 在合适位置架设好水准仪

3.2 测量

首先把激光测距仪放在电动单梁起重机主梁下面的地面上，激光测距仪找平，用激光测距仪测与主梁工字钢下翼缘面的距离。同时用水准仪目镜的水平十字线找到激光测距仪下端钢直尺的刻度位置并记录下来（此点作为参照点G），如图4所示。将电动单梁起重机主梁跨度平分为2段，选取A、B、C点，如图5所示。将激光测距仪移到A点下面，用激光测距仪上的水平泡找平，如图6所示。通过三脚架云台上的上下调节手柄调节钢直尺的位置，用水准仪目镜的水平十字线找到激光测距仪下面钢直尺参照点G的刻度，如图7所示。此时用激光测距仪测与主梁工字钢下翼缘面的距离，记录A点测量值。以此类推，分别测得B、C点的数值。

图4 确定参照点（5mm处为G点）

图5 选取A、B、C点

图6 用激光测矩仪找平

图7 测量

3.3 计算

将测的数值代入公式

H=Hb-(Ha+Hc)/2

判断：H在(0.9-1.4)L/1000范围内为合格，其中L为起重机跨度。

4 上拱度测量装置的实际运用验证

4.1 检验比对

2014年11月，由3个检验机构使用各自的仪器装置按照各自的检验方法对同一台起重设备进行起重机械上拱度的测量检验比对。

方法一：首先将起重机械上拱度测量装置中的水准仪放在适当位置调平，然后将起重机械上拱度测量装置中的激光测距仪连同尺子与三角架云台连接固定放置在起重机械跨中位置，将水准仪对准尺子找到一个水平定位刻度G，用激光测距仪测量水平面与跨中主梁工字钢下翼缘面的距离Hc；接下来将激光测距仪分别移至电动单梁起重机两垮端的位置测量水准仪所找平的刻度G水平面到下主梁工字钢下翼缘面的距离Ha、Hc，通过计算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法二：首先将全站仪放在适当位置调好，用全站仪测得电动单梁起重机跨两端和跨中A、B、C三点的值记录Ha、Hb、Hc后再通过计算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法三：首先将直尺挂在电动单梁起重机的吊钩上然后将水准仪放在适当位置，调平，分别测量电动单梁起重机的电动葫芦停置在跨中、两垮端处时3个直尺标高Hc、Ha、Hb记录并进行计算。上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

比对结果如表1所示。

本次检验比对，由于仪器型号不同，检验方法不同，导致测量数据有所不同，但测量结果全部符合检规要求。三种不同仪器装置和测量方法各有特点：起重机械上拱度测量装置测量精确，方便快捷，且与被测对象无接触，检测人员更加安全，设备便宜，操作简单；全站仪测量精确，操作便利，但是设备价额贵，不便于自行维护；水准仪测量数值误差比较大。架设仪器受地面场地空间和光线限制。

表1 比对结果

4.2 校准

起重机械上拱度测量装置研究项目组委托河南省计量科学研究院对该装置进行了计量检定并取得校准证书。使用光电测距仪、全站仪检定装置和空间角度标准装置、标准钢卷尺、水准仪主要计量标准所校准的结果是起重机械上拱度测量装置测量结果的不确定度为U=0.3mm，k=2。

5 结 论

通过将激光测距仪和水准仪创新组合而成的起重机械上拱度测量装置，实现了对桥（门）式起重机上拱度的检测，达到了测量精确，方便快捷，设备便宜，便于携带的目的；对单主梁起重机而言，传统方法无法放置标尺的位置（无人员方便到达的走台），此装置和检验方法实用性较好；对于室外环境，当光线较强时通过激光测距仪的视频头能够准确找准测试点；与其他仪器和检验方法比较，起重机械上拱度测量装置减少了检验误差，提高了检验结果的精度，是一种能在特种设备检验机构推广的检验方法和装置。

（编辑 贾泽辉）

［中图分类号］TH215

［文献标识码］C

［文章编号］1001-1366(2015)05-0061-03

［收稿日期］2014－11－19

Research of the main girder camber measurement device of bridge crane