橋式起重機主梁上拱度測量裝置研究

江 濤, 楊蕾璟, 劉洋帆, 江笑穎JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying（.河南省特種設備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；.中科通標檢驗檢測技術服務有限公司，內蒙古 呼和浩特 00070）

橋式起重機主梁上拱度測量裝置研究

江 濤1, 楊蕾璟1, 劉洋帆1, 江笑穎2
JIANG Tao, YANG Lei-jing, LIU Yang-fan, JIANG Xiao-ying
（1.河南省特種設備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；2.中科通標檢驗檢測技術服務有限公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

[摘 要]起重機械上拱度測量裝置，通過激光測距儀和水準儀的創新組合，實現了對起重機上拱度的測量，尤其是解決了單主梁起重機上拱度無法精確測量的問題。該裝置測量精確，方便快捷，價格便宜，便于攜帶。此裝置的檢測方法與其他檢測方法比較，減少了檢驗誤差，提高了檢驗結果的精確度，能在特種設備檢驗機構廣泛推廣和使用。

[關鍵詞]起重機械；拱度；測量裝置；激光水準儀；激光測距儀

1 概 述

橋(門)式起重機主梁按照GB/T 14405-2011《通用橋式起重機》、GB/T 14406-2011《通用門式起重機》的要求在制造成型時，必須預留有一定的上拱度。預留上拱度的原因是主梁在承受載荷時會產生下撓變形（彈性變形）。當彈性變形使主梁由水平變為下撓時，將使小車軌道出現坡度，增加起重機小車運行的阻力，嚴重時使小車出現自動下滑，影響起重機的正常工作。通過計算可知，由坡度產生的阻力增加百分比為：當靜撓度（由水平線算起向下產生的彈性變形量）為S/800時，阻力增加20%左右；當靜撓度為S/500時，阻力增加30%左右；當靜撓度為S/300時，阻力將增加到50%左右。為了防止起重機在起吊重物時主梁產生下撓從而減少小車在吊物運行中產生較大的附加阻力或自動滑行，在制造環節，生產廠家對主梁都制成均勻上拱的形狀(稱為上拱度)。另外，具有一定上拱度，當起重機起吊負荷時能使大車運行機構處于較為有利的工作狀態。因此無論是在起重機械出廠檢驗環節還是樣機型式試驗環節中，拱度都是重要的考核指標。

對起重機械拱度的測量，檢驗機構和制造企業急需有測量精確，方便快捷，價格便宜，便于攜帶的檢測裝置。

2 起重機械上拱度測量裝置的創新思想

2.1 創新思想

要實現對起重機主梁上拱度的測量，需要在起重機主梁的下面創造出一個平面，這個平面覆蓋主梁的全部跨度范圍。然后在起重機主梁上選取A（最左端）、B（中間）、C（最右端）點，用激光測距儀測量平面與主梁工字鋼下翼緣面A、B、C點的距離，經計算，得出起重機主梁上拱度的值。

2.2 實現手段

通過15mm的鋼板尺與三腳架云臺的連接，利用云臺上下調節的功能，與水平儀配合，實現在起重機主梁的下面創造出一個平面的目的。同時鋼板尺與激光測距儀的連接，實現用激光測距儀測量平面與主梁工字鋼下翼緣面的距離完成測量起重機主梁上拱度的測量數據的目的。這樣的組合實現了起重機械上拱度測量裝置的創新思想。

2.3 技術參數

測距范圍：1～50m

測量精度：±1mm

操作溫度：-10～50℃

測量單位：mm，cm，ft，ft in 1/16，in，in 1/16

3 起重機械上拱度測量裝置的使用方法

3.1 組裝

將15mm鋼板尺的一端與激光測距儀背面連接固定，如圖1所示。另一端與三腳架云臺固定，如圖2所示，同時在合適的位置架設好水準儀，如圖3所示。

圖1 鋼尺一端與激光測距儀背面連接固定

圖2 鋼尺另一端與三腳架云臺固定

圖3 在合適位置架設好水準儀

3.2 測量

首先把激光測距儀放在電動單梁起重機主梁下面的地面上，激光測距儀找平，用激光測距儀測與主梁工字鋼下翼緣面的距離。同時用水準儀目鏡的水平十字線找到激光測距儀下端鋼直尺的刻度位置并記錄下來（此點作為參照點G），如圖4所示。將電動單梁起重機主梁跨度平分為2段，選取A、B、C點，如圖5所示。將激光測距儀移到A點下面，用激光測距儀上的水平泡找平，如圖6所示。通過三腳架云臺上的上下調節手柄調節鋼直尺的位置，用水準儀目鏡的水平十字線找到激光測距儀下面鋼直尺參照點G的刻度，如圖7所示。此時用激光測距儀測與主梁工字鋼下翼緣面的距離，記錄A點測量值。以此類推，分別測得B、C點的數值。

圖4 確定參照點（5mm處為G點）

圖5 選取A、B、C點

圖6 用激光測矩儀找平

圖7 測量

3.3 計算

將測的數值代入公式

H=Hb-(Ha+Hc)/2

判斷：H在(0.9-1.4)L/1000范圍內為合格，其中L為起重機跨度。

4 上拱度測量裝置的實際運用驗證

4.1 檢驗比對

2014年11月，由3個檢驗機構使用各自的儀器裝置按照各自的檢驗方法對同一臺起重設備進行起重機械上拱度的測量檢驗比對。

方法一：首先將起重機械上拱度測量裝置中的水準儀放在適當位置調平，然后將起重機械上拱度測量裝置中的激光測距儀連同尺子與三角架云臺連接固定放置在起重機械跨中位置，將水準儀對準尺子找到一個水平定位刻度G，用激光測距儀測量水平面與跨中主梁工字鋼下翼緣面的距離Hc；接下來將激光測距儀分別移至電動單梁起重機兩垮端的位置測量水準儀所找平的刻度G水平面到下主梁工字鋼下翼緣面的距離Ha、Hc，通過計算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法二：首先將全站儀放在適當位置調好，用全站儀測得電動單梁起重機跨兩端和跨中A、B、C三點的值記錄Ha、Hb、Hc后再通過計算上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

方法三：首先將直尺掛在電動單梁起重機的吊鉤上然后將水準儀放在適當位置，調平，分別測量電動單梁起重機的電動葫蘆停置在跨中、兩垮端處時3個直尺標高Hc、Ha、Hb記錄并進行計算。上拱度H=Hb-(Ha+Hc)/2。

比對結果如表1所示。

本次檢驗比對，由于儀器型號不同，檢驗方法不同，導致測量數據有所不同，但測量結果全部符合檢規要求。三種不同儀器裝置和測量方法各有特點：起重機械上拱度測量裝置測量精確，方便快捷，且與被測對象無接觸，檢測人員更加安全，設備便宜，操作簡單；全站儀測量精確，操作便利，但是設備價額貴，不便于自行維護；水準儀測量數值誤差比較大。架設儀器受地面場地空間和光線限制。

表1 比對結果

4.2 校準

起重機械上拱度測量裝置研究項目組委托河南省計量科學研究院對該裝置進行了計量檢定并取得校準證書。使用光電測距儀、全站儀檢定裝置和空間角度標準裝置、標準鋼卷尺、水準儀主要計量標準所校準的結果是起重機械上拱度測量裝置測量結果的不確定度為U=0.3mm，k=2。

5 結 論

通過將激光測距儀和水準儀創新組合而成的起重機械上拱度測量裝置，實現了對橋（門）式起重機上拱度的檢測，達到了測量精確，方便快捷，設備便宜，便于攜帶的目的；對單主梁起重機而言，傳統方法無法放置標尺的位置（無人員方便到達的走臺），此裝置和檢驗方法實用性較好；對于室外環境，當光線較強時通過激光測距儀的視頻頭能夠準確找準測試點；與其他儀器和檢驗方法比較，起重機械上拱度測量裝置減少了檢驗誤差，提高了檢驗結果的精度，是一種能在特種設備檢驗機構推廣的檢驗方法和裝置。

（編輯 賈澤輝）

［中圖分類號］TH215

［文獻標識碼］C

［文章編號］1001-1366(2015)05-0061-03

［收稿日期］2014－11－19

Research of the main girder camber measurement device of bridge crane