《桥门式起重机主梁挠度测量方法讨论和》
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[摘 要]综合阐述了经纬仪法、激光测距仪法在桥门式起重机主梁挠度测量中的应用,提出了运用全站仪测量桥门式起重机主梁挠度的理论.全站仪法能够有效消除重载引起起重机承载结构的变形对挠度测量的影响,得到更为精准的测量结果.阐述了运用全站仪法测量桥门式起重机主梁挠度的方法及计算步骤,为大型桥门式起重机、多点悬挂起重机主梁挠度的测量,提供一种更为精准的测量方法.
[关键词]挠度；全站仪；精准测量
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0046-02
0 引言
挠度是指弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移.起重机承载挠度是以作用在主梁的每个静轮压对主梁中部产生的挠度总和.[1]作为桥门式起重机载荷试验的主要指标,对由于载荷重量、小车重量引起的挠度进行测量,在起重机的验收检验、安全使用、报废判定中有重要意义.[2]《起重机械定期检验规则》及《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》中对起重机主梁静载挠度作出明确要求：调速控制系统和定位精度根據该产品设计文件确定,对设计文件对该要求不明确的,对A1～A3级,挠度不大于S/700；对A4～A6级,挠度不大于S/800；对A7、A8级,挠度不大于S/1000；悬臂端不大于L1/350或者L2/350（S为起重机跨度,L为悬臂梁长度）.[3][4]
1 测量方法
垂直静挠度测量的标准方法是拉钢丝法,但由于拉钢丝法可操作性差,因自重及风振引起的误差大等原因,在目前的实际检验操作中却很少采用.[1]在检验工作中,测量主梁载荷挠度的方法主要有经纬仪法、激光测距仪法等.经纬仪法,是预先在起重机主梁跨中位置的腹板上贴钢直尺,在地面利用经纬仪观察在钢直尺上选定观测基准刻度,通过计算加载前后基准点刻度值的差值,即为所测垂直静挠度.激光测距仪法,是利用激光测距仪从固定平面向起重机主梁下翼缘板的跨中位置打点,测量计算起重机从空载及额载工况下,同一点到激光测距仪的距离变化值,则该值即为所测垂直静挠度.[5]经纬仪法和激光测距仪法都是通过测量加载前后,主梁中部数值的做差,进而得到主梁挠度值,是目前检验工作中经常使用的测量方法.但以上两种方法均未考虑加载对起重机承载结构下沉的影响,所测量的“主梁挠度”为加载后实际主梁挠度与承载结构下沉值的累加,因此该两种方法均存在较大误差.
全站仪法是利用全站仪,在综合测量加载前及加载后,起重机主梁及承载结构与全站仪平面的高度差的变化,经过计算,减去加载对承载结构下沉值的影响,得到的主梁挠度值,测算值更加精准.如图1所示,a,b分别为起重机的行走轨道,L1,L2为起重机主梁L的两个端点,起重机承载结构相对位移的变化可直接通过测量该两点获得；m点为主梁下翼缘板的跨中位置.q为全站仪观测点,在整个观测过程中,全站仪q点始终处于相对静止点,以保证观测数据的准确性.
起重机加载之前,首先将空载小车移至轨道端部,测量出主梁两端L1,L2及中点m与观测点q之间的高差,分别记为H1,H2及Hm.
之后,小车运行至跨中位置m点,起吊额定载荷,该工况下起重机主梁及承载结构各个受力点均有相对位移的变化,如图1所示.轨道a,b分别下降到a’,b’的位置.梁L的两个端点L1,L2下降至L1’,L2’的位置.通过全站仪分别测量额载工况下,主梁中各个受力点L1’,L2’及m’点与全站仪观测点q之间的高差,分别记为H1’,H2’及Hm’.
由此,该主梁挠度的计算过程如下：
起重机主梁中点的位置变化为：△Hm等于Hm-Hm’； （1）
主梁L1点的位置变化为：△H1等于H1-H1’； （2）
主梁L2点的位置变化为：△H2等于H2-H2’； （3）
则该起重机主梁的挠度为δ等于△Hm-（△H1+△H2）/2 （4）
2全站仪法测量起重机主梁挠度
2.1中小型起重机
根据TSG Q7015-2016中,对大型起重机安装监控系统的描述可知,中小型起重机,是指额载100t以下的门式起重机及额载200t以下的桥式起重机.[4]由对中小型起重机的定义可知,该型起重机一般工作载荷较小,对起重机承载结构产生影响也较小,认为轨道a,b的位置变化可以忽略不计.则中小型起重机主梁挠度的测算方法中,可省去对L1,L2两点的测量,直接通过测量加载前后,起重机中点m与全站仪q的高差的变化,分别记为Hm,Hm’,做差即为该主梁的挠度,也即直接套用公式（1）.此时,对中小型起重机主梁挠度进行测算,运用全站仪法、经纬仪法或激光测距仪法,在原理上并无差异.
2.2 大型起重机
对于大型起重机,其工作载荷一般都在100t以上,吊载时载荷将对起重机承载结构产生较大影响,尤其对以钢架结构作为轨道支撑的大型桥式起重机以及以轮胎作为运行机构的大型门式起重机,载荷造成的承载结构的下沉更为明显.在检验测量大型起重机主梁挠度的过程中,如果将由于载荷引起的承载结构的下沉位移计入主梁挠度,往往造成检测失准,甚至影响检验结论的判定.因此,需要分别测量加载前后起重机主梁L1,L2点及中点m点相对位移的变化,综合引用（1）,（2）,（3）,（4）式的计算方法,测算大型起重机的主梁挠度值.
2.3 多点悬挂起重机
多点悬挂起重机属于中小型起重机,但由于主梁跨度较大,需要多个悬挂点作为支撑,如图2所示,梁L3L6为多点悬挂单梁起重机,共有L3,L4,L5,L6四个悬挂点,结构如图3所示.
该型起重机在主梁挠度检测计算时,可分为对L3L4,L4L5,L5L6三段梁
分别进行测算和对整机主梁挠度测量两种测量方法.
在对L3L4,L4L5,L5L6三段梁分别进行测算时,可以认为是对三个相对独立的中小型起重机进行主梁挠度的测量,可运用2.1中小型起重机主梁挠度的测量方法直接测算.
对起重机整机主梁挠度进行测算,则需要考虑梁端L3,L6点即承载结构位移的变化,此时梁端L3,L6点将在载荷及L4,L5两个支点的作用下出现向上位移,即起重机主梁发生向上的位移,记为△H3,△H6.起重机整机主梁中点m 的位移为△Hm,则多点悬挂起重机整机主梁挠度值为δ等于△Hm+（△H3+△H6）/2 .
因此,多点悬挂起重机主梁挠度测算需要采用对L3L4,L4L5,L5L6三段梁分别进行测算和对整机主梁挠度测量两种测算方法,综合两种测算结果最终做出准确判定.
3 结语
经纬仪法、激光测距仪法、全站仪法,是目前桥门式起重机主梁挠度测量的主要方法.对于中小型起重机主梁挠度的检测,承载机构受载荷影响较小,因此选用经纬仪法、激光测距仪法、全站仪法并无明显差别,且均能有效的避免拉钢丝法可操作性差、误差大的缺陷.对于大型起重机及多点悬挂型起重机,由于加载对承载结构的影响较大,则需通过全站仪法消除承载结构相对位移对挠度测算的影响,达到精准测量.
参考文献
[1]盘华. 桥门式起重机主梁的承载静挠度计算[J].起重运输机械,2016,5：10-11.
[2]林卫国. 起重机主梁垂直静挠度的测量方法比较[J].绿色化营运·创新型人才国际论坛论文集,2013：55-59.
TSG Q7016-2016 起重机械安装改造重大修理监督检验规则[S].
TSG Q7015-2016 起重机械定期检验规则[S].
陈黎峰.桥（门）式起重机主梁上拱度和挠度的测量分析[J].装备制造技术,2010,5：124-125.
作者简介：
白星（1983-）男,河北石家庄,学士,河北省特种设备监督检验研究院,工程师,机械设计专业.
许智（1988-）男,河北石家庄,硕士,工程师,河北省特种设备监督检验研究院,化工过程机械专业.
宋真（1989-）女,河北衡水,学士,护师,河北省人民医院,涉外护理专业.
范亚辉（1977-）男,河北石家庄,学士,高级工程师,河北省特种设备监督检验研究院,机械设计制造专业.
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门式起重机引用文献:
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