在用电动单梁起重机检测主梁上拱度时,如何避免检验人员高空检验作业的危险性,以及测量基准点变化时测量数据如何处理的问题,数年来起重行业一直在不断探索,寻求一种检测结果准确、检验人员安全、检测方法快捷,数据处理简便的检验工艺。
本文主要讨论电动单梁起重机主梁上拱度检测方法和数据处理问题。
1. 主梁上拱度允差的定值依据
从起重机的设计原理分析,电动单梁起重机主梁是一个细长的简支梁,梁、电动葫芦的自重及载荷都使主梁产生向下弹性变形,当电动葫芦满载作用在跨中时,主梁产生向下弹性变形最大。起重机在使用中由于载荷的作用,上拱度逐年减少,拱度消失以后开始下挠至水平线以下,根据起重机主梁使用变形规律,为提高起重机使用年限,设计起重机主梁必须预设上拱度。
在确定主梁上拱度允差值时,主要考虑上拱度对承载能力、运动性能及寿命的影响。主梁上拱对承载能力及寿命有利,主梁上拱或下挠对运动性能都不利。
上拱度值应设计适当,若偏大电动葫芦爬坡需要克服运动阻力大,势必增大运行机构的载荷和功率,降低电动葫芦运行机构的使用寿命;坡度大到一定程度时,电动葫芦还易产生溜车,对于要求准确定位的起重机是不允许的,要求增大运行机构的制动力矩。
电动葫芦的自重及载荷为G、摩擦系数为 时,其水平运行时运动阻力A为 G。主梁上拱使电动葫芦运行时增加了爬坡附加阻力,电动葫芦克服运动阻力 Gcos 时,又要克服爬坡附加阻力Gsin ,使电动葫芦要克服的总阻力B增大,B为 Gcos +Gsin 。
电动葫芦爬坡总阻力B比电动葫芦水平运行时运动阻力A大的倍数C为
C=B/A=( Gcos +Gsin )/ G=( cos 十sin )/
根据有关部门组织的调查结果,用户反映好的静挠度(电动葫芦满载作用在跨中时,主梁弹性变形由水平线算起向下挠的量)均小于S/800,用户反映不好的静挠度大致在(1/500~1/300)S。因此采用用户反映好的小于S/800主梁线形作为上拱度设计的参考值。主梁上拱度的上限值定为1.4S/1000,比S/800稍大一点,此时电动葫芦运行阻力约是水平状态时的1.2倍左右。
2 .主梁上拱度检测方法分析
通常在用起重机主梁检测上拱度的方法有钢丝检测法、水准仪或经纬仪(以下简称水准仪)检测法等。其中钢丝检测法要在起重机上检测,由于电动单梁起重机无走台栏杆,检验人员在高空检测相当危险,所以在用电动单梁起重机不用钢丝检测法,采用在地面测量方法。
水准仪检测法是在地面测量,检验人员安全有保障,测量仪器本身精度高测量结果准确,测量数据不用修正钢丝下垂值等优点,在用起重机检测中得到广泛应用。为了寻求检测准确、安全、快捷、简便的方法,水准仪检测法中出现了吊钩测量法、标杆测量法、激光测距仪测量法等。
吊钩测量法用直径-0.5 mm的钢丝将测尺、重锤连成一体挂在吊钩上。电动葫芦运行到每个测量点,由水准仪测量各测点测尺的刻度。吊钩测量法测量的结果很准确,缺点是携带150N的重锤不方便。
标杆测量法是用标杆代替吊钩测量法的测尺、重锤,由1名检验员手持标杆顶主梁工字钢底面的每个测量点,由水准仪测量各测点标杆的刻度。但要注意标杆顶工字钢底面用力不要太大,防止细长的标杆弯曲变形,影响测量的准确性,缺点是标杆与水平面的垂直度需要2名检验员在互成90 的2个方向目测,目测水平的高低将影响测量结果;如果起重机起升高度超过标杆长度就无法测量了;另外标杆测量法是用标杆顶主梁工字钢底面,不是电动葫芦运行的轨道面,存在测量基准点选择误差,即工字钢底面与电动葫芦运行的轨道面厚度制造误差。优点是标杆携带方便。
激光测距仪测量法是近期检验人员新开发的一种测量方法,在标杆测量法的基础上增加一个激光测距仪,标杆竖立地面的每个测量点,将激光测距仪靠在标杆上,分别测量每个点时由水准仪校核激光测距仪在同一水平面上,由激光测距仪测出与主梁工字钢距离。优点是起重机起升高度超过标杆长度时也能测量,缺点是激光测距仪与水平面的垂直度比标杆测量法更难目测,有待解决。
上述3种测量方法各有优缺点,目前绝大多数检验员还是选择标杆测量法,本人认为吊钩测量法测量的准确性最高,重锤携带不方便的问题,可以做一个能装200N重量的袋或网,到检验现场找点重物装入袋或网中,用检验仪器箱中已经携带的拉力计称出 150N的重量即可,用完拿出重物,折叠袋或网放入检验箱,比带标杆更方便。
3. 测量数据处理的讨论
GB 50278-1998附录二(六)规定上拱度值F应按下式计算
F=F测L- g
式中 F 上拱度值
F测L 上拱度测量值
g 钢丝下垂修正值
3.1 钢丝下垂修正值
上述3种测量方法,用水准仪(经纬仪)测量,均无钢丝下垂修正值,即 g=0,所以上式成为:F=F测L,即无需钢丝下垂修正数据处理。
3.2 测量点距离L小于跨度S的处理
GB 50278 1998《起重设备安装工程施工及验收规范》附录二(三)规定 计算上拱度值或上翘度值的基准点。当采用电动单梁起重机时,应为两侧大车车轮中心向跨内约500~600 mm处确定基准点; 这样左右基准点的测量距离L比跨度S小1000~1200 mm。即在测量距离L内测得的F测L一般会比在跨度范围内测得F测S的值小。不能用F测L是否在(1/1000~1.4/1000)S范围内,来判定上拱度是否合格。
上述3种测量方法测量点距离L都小于跨度S,是由于电动单梁起重机主梁工字钢设计长度就小于跨度,因此提出了测量数据处理的问题。
要进行测量后数据处理,首先要确定主梁上拱度线形,起重机主梁上拱度线形可采用二次抛物线、正弦曲线、三折线等线形制作,而电动单梁起重机工字钢制作上拱度,一般用冷弯滚压法,滚压后形成什么曲线难于判断,所以不管是用二次抛物线、正弦曲线、兰折线或其他线形作为计算公式进行计算都存在选用公式的误差。电动单梁起重机只要把电动葫芦运行极限位置测到的主梁上拱度线形是否符合标准JB/T 1306 1994要求,来判定上拱度是否合格,所以可以用F测L是否在(1/1000~1.4/1000)L范围内,来替代F测S是否在(1/1000~1.4/1000)S范围内。
标准GB 50278 1998起草时,应该说已经发现标准JB/T 1306 1994规定主梁上拱度检测的操作性问题,GB 50278 1998附录二是补救措施,由于标准JB/T 1306 1994规定主梁上拱度用跨度作为基准,使GB 50278 1998附录二补救措施无法圆满解决问题。标准JB/T 1306 1994规定主梁上拱度用跨度作为基准,显然给测量数据处理造成难点。检验时用F测L是否在(1/1000~1.4/1000)L范围内,来判定上拱度是否合格,既符合设计原理又能控制主梁上拱度的坡度线形,操作性好,可以应用于在用电动单梁起重机的检验。