電動單梁起重機主梁拱度測量方法探討

●山西省特種設備監督檢驗研究院 梁愛國

檢測已安裝的電動單梁起重機主梁拱度時，由于受結構影響，一般都是在地面上采用水準儀法進行。目前，這種檢測方法主要有吊鉤測量法和標桿測量法兩種。

吊鉤測量法即用細鋼絲（直徑為0.5 mm）將測尺、重錘連成一體掛在吊鉤上。然后，將電動葫蘆運行到每個測量點，由水準儀讀取各測點測尺的刻度數值。

標桿測量法是將電動葫蘆運行至任一端梁側保持不動，用帶有測尺和磁鐵的標桿分別吸掛在主梁每個測量點的下表面上，由水準儀讀取各測點測尺的刻度數值。

上述測量方法，從測量原理來說都存在不足之處。

拱度的基準

從起重機的設計原理來說，電動單梁起重機主梁是一個細長的簡支梁，其上拱度是主梁在無載荷情況下，相對于名義水平位置的向上拱起量，它是以主梁兩端支點連線為基準線，其中部相對于基準線的垂直距離。而使用水準儀進行測量時，是利用水平視線測定兩點間高差，這里的水平視線就是采用水準儀測量時的測量基準。所以，在用水準儀測量主梁拱度時，主梁的基準線應平行于測量基準，才能實測出主梁的真實拱起量。

主梁的拱度

對于已安裝的起重機，由于受其他部件的影響，主梁的上拱度將會發生變化，所測的上拱值并不是主梁的理論拱度。電動單梁起重機也是如此（本文以無司機室電動單梁起重機為例），在測量其主梁上拱度時，由于受電動葫蘆自重的影響，主梁各測量點將會產生向下位移變形（即下撓），如圖1所示，主梁的理論拱度為F，測量范圍內的實測拱度為f，主梁中部下撓變形為v中，兩端測點下撓變形為v端，與基準線距離為h。則有：

主梁的理論拱度為：F=F測+F＇=f+h+v中

其中：F測=f+v中-v端為主梁在測量范圍L內的理論拱度，F＇=h+v端為主梁在非測量范圍內的理論拱度。

為了保證主梁的實測拱度f趨近于理論拱度F，則必須使主梁中部下撓變形v中、兩端測點下撓變形v端和兩端測點與基準線距離h越小越好。這就要求在測量時，電動葫蘆盡可能靠近端梁，且兩端測量點離主梁支點（車輪支撐中心線）的距離盡可能小。

圖1 主梁實測拱度與理論拱度示意圖

主梁（測點）的下撓變形

對于主梁各測點的下撓變形，可由材料力學知識求得。

1.吊鉤測量法

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

（注：此時，b≥c.）

圖2 吊鉤測量法示意圖

2.標桿測量法

標桿測量法測量時，電動葫蘆的自重作用在主梁端部的一個測量點上，此時，當標桿在電動葫蘆端側時（電動葫蘆自重作用點至主梁支撐中心線距離為b'，標桿懸掛點至主梁支撐中心線距離為c，主梁跨度為S），該測點的向下位移變形為：

當標桿在無電動葫蘆端側時，該測點的向下位移變形為：

圖3 標桿測量法示意圖

當標桿在主梁的中部時，該測點的向下位移變形為：

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

另外，標桿測量法的主梁中部的向下變形量及無電動葫蘆端側的測點向下位移變形為最小，而吊鉤測量法主梁中部的向下變形量最大。

改進方法

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

圖4 吊鉤測量法和標桿測量法主梁向下變形量比較示意圖

綜上所述，在用水準儀法測量電動單梁起重機的主梁拱度時，由于受其他部件的影響，使主梁產生向下彈性變形，造成主梁的上拱曲線發生變化而產生測量誤差。所以，在實際檢測中，應對被測對象進行具體分析，尤其是跨度較大、剛性較小時，盡可能地采用有理論依據的正確測量方法，以減小實際測量中的累計誤差。