close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12735

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01B 11/00
B 66C 1/00
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ
ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ ОСИ СТРЕЛЫ ПОДЪЁМНОГО КРАНА
К ОСИ ЕЕ ШАРНИРА
(21) Номер заявки: a 20071103
(22) 2007.09.10
(43) 2009.04.30
(71) Заявители: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет"; Закрытое акционерное общество "Могилевский комбинат силикатных изделий" (BY)
(72) Авторы: Матвеенко Владимир Иванович; Баранов Николай Иванович
(BY)
BY 12735 C1 2009.12.30
BY (11) 12735
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский
университет"; Закрытое акционерное
общество "Могилевский комбинат силикатных изделий" (BY)
(56) Методические рекомендации по
проведению технического диагностирования грузоподъемных кранов с истекшим сроком службы.- Минск: Инженерный центр, БОИМ, 2006.- C. 157.
(57)
Способ измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы подъемного крана к
оси ее шарнира, при котором устанавливают на подвижное основание на продолжении
продольной оси стрелы при ее опущенном положении и на удалении 4-6 длин стрелы от
ее оголовка теодолит так, чтобы оптическая ось его зрительной трубы совпадала с осью
стрелы и с биссектрисой равностороннего треугольника, образованного установочными
винтами теодолита, после чего производят подъем стрелы в крайнее верхнее положение,
выставляют теодолит так, чтобы вертикальная ось его зрительной трубы совпадала с центром основания стрелы и центром ее оголовка, опускают стрелу и определяют максимальное отклонение ∆Хmax центра оголовка стрелы от вертикальной оси зрительной трубы
теодолита с помощью линейки, закрепленной на оголовке стрелы, или используя известный диаметр каната или ширину блока, а отклонение от перпендикулярности оси стрелы к
оси ее шарнира ∆L определяют из выражения:
cos α / 2
∆L = ∆X max ⋅
,
1 − cos α / 2
где α - угол подъема стрелы от нижнего первоначального положения до крайнего верхнего.
Фиг. 1
BY 12735 C1 2009.12.30
Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть
использовано для измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира
при обследовании и техническом диагностировании стреловых грузоподъемных кранов.
Известен способ измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее
шарнира, заключающийся в опускании стрелы вдоль оси башни и замере несимметричного расположения ее оголовка по отношению к поясам башни с помощью линейки [1].
Недостатками указанного способа являются погрешность измерения и невозможность
его использования для измерения указанного параметра в автомобильных, пневмоколесных, гусеничных и др. стреловых кранах.
Это обусловлено тем, что несимметричное расположение оголовка стрелы, при ее опущенном положении, по отношению к поясам башни зависит не только от отклонения от
перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира, но и от отклонения от перпендикулярности оси шарнира стрелы к вертикальной оси башни. Опустить стрелу вертикально вниз
можно только в башенных кранах, а в других стреловых кранах невозможно.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы
к оси ее шарнира, заключающийся в демонтаже стрелы, укладке ее на опоры и измерении
с помощью линейки и теодолита, установленного у основания стрелы вдоль ее продольной оси, расстояний от линии визирования до оси стрелы у ее основания и оголовка, поворота теодолита на 90° вокруг вертикальной оси и измерении расстояний от линии
визирования до оси шарниров в проушинах стрелы [2].
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является неудобство измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира.
Указанный недостаток обусловлен тем, что для измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира стрелу необходимо демонтировать и укладывать на
опорные элементы.
Задачей настоящего изобретения является повышение удобства и точности измерения.
Указанная задача достигается тем, что способ измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы подъемного крана к оси ее шарнира, при котором устанавливают на
подвижное основание на продолжении продольной оси стрелы при ее опущенном положении и на удалении 4-6 длин стрелы от ее оголовка теодолит так, чтобы оптическая ось
его зрительной трубы совпадала с осью стрелы и с биссектрисой равностороннего треугольника, образованного установочными винтами теодолита, после чего производят
подъем стрелы в крайнее верхнее положение, выставляют теодолит так, чтобы вертикальная ось его зрительной трубы совпадала с центром основания стрелы и центром ее оголовка,
опускают стрелу и определяют максимальное отклонение ∆Xmax центра оголовка стрелы от
вертикальной оси зрительной трубы теодолита с помощью линейки, закрепленной на оголовке стрелы, или используя известный диаметр каната или ширину блока, а отклонение от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира ∆L определяют из выражения:
cos α / 2
∆L = ∆X max
,
1 − cos α / 2
где α - угол подъема стрелы от нижнего первоначального положения до крайнего верхнего.
Сущность изобретения заключается в том, что при подъеме и опускании стрелы, т.е.
при повороте ее вокруг оси шарнира, продольная ось стрелы опишет какую-то поверхность. В случае если ось стрелы перпендикулярна к оси ее шарнира, то этой поверхностью
будет плоскость сектора. В случае если ось стрелы не перпендикулярна к оси ее шарнира,
то этой поверхностью будет коническая поверхность с высотой конуса ∆L. При этом ∆L и
есть отклонение от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира. Расположив точку
наблюдения (теодолит) на продолжении оси стрелы при ее опущенном положении и на
каком-то удалении, т.е. на продолжении образующей конической поверхности и при последующем подъеме и опускании стрелы, центр ее оголовка, через который проходит ось
2
BY 12735 C1 2009.12.30
стрелы, опишет дугу эллипса по отношению к точке наблюдения, а промежуточные положения оси стрелы будут хордами дуг этого эллипса. Отклонение от перпендикулярности
(∆L) оси стрелы к оси ее шарнира определяется из соотношения высоты (стрелки) ∆Xmax
дуги эллипса и угла α подъема стрелы от первоначального нижнего положения до крайнего верхнего из выражения:
cos α / 2
∆L = ∆X max
.
1 − cos α / 2
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена схема отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира; на фиг. 2 - промежуточные положения оси стрелы при ее повороте вокруг оси шарнира; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на
фиг. 4 - схема установки теодолита при измерении; на фиг. 5 - то же самое, вид сверху.
Одним из дефектов металлоконструкции стреловых грузоподъемных кранов является
отклонение ∆L от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира (см. фиг. 1). Предельно допустимая величина этого отклонения в зависимости от типа стрелового крана
составляет от 1/500 до 1/100 длины стрелы [3], что соответствует углу отклонения от 7' до
35' (от 0,117° до 0,5°). При перпендикулярном положении оси 1 стрелы к оси 2 ее шарнира
и подъеме (опускании) стрелы, т.е. повороте ее вокруг шарнира, ось стрелы опишет плоскость сектора (см. фиг. 1 и 2). При отклонении оси 3 стрелы от перпендикулярности к оси
2 шарнира ось стрелы опишет коническую поверхность с высотой конуса ∆L.
Расположим точку наблюдения (теодолит 4) на продолжении оси стрелы при ее опущенном положении и на удалении от оголовка стрелы (4…6)L (см. фиг. 2, 4, 5). При последующем подъеме и опускании стрелы центр ее оголовка, через который проходит ось 3
стрелы, опишет дугу 5 эллипса по отношению к точке наблюдения (см. фиг. 3). Промежуточные положения оси 3 стрелы будут хордами дуг этого эллипса. Малая полуось эллипса
∆L - контролируемая величина отклонения от перпендикулярности оси 3 стрелы к оси ее
шарнира и есть не что иное, как высота конуса, поверхность которого копирует ось 3
стрелы при ее подъеме и опускании. Большая полуось эллипса - L2 − ∆L2 . Так как
∆L = (1/500…1/100) L, то с достаточной степенью точности можно принять, что
L2 − ∆L2 ≅ L .
Каноническое уравнение эллипса в системе координат ХОУ (см. фиг. 3)
X2 Y2
+
= 1.
∆L2 L2
Запишем уравнение проекции оси 3 стрелы на плоскость координат ХОУ при подъеме
ее на угол α от первоначального положения (см. фиг. 3 и 4) по координатам двух точек 6 и 2
X n − X 6 Y − Y6
=
.
X 2 − X 6 Y2 − Y6
В соответствии с фиг. 3 и 4 имеем
Y6 = L⋅sinα; Y2 = 0; X2 = ∆L.
Координата X6 определяется из уравнения эллипса при Y = L⋅sinα
∆L 2
∆L
X6 =
L − Y2 =
⋅ L2 − L2 ⋅ sin 2 α = ∆L ⋅ cos α.
L
L
Тогда уравнение проекции оси стрелы на плоскость координат ХОУ примет вид
X n − ∆L ⋅ cos α Y − L ⋅ sin α
=
.
∆L − ∆L ⋅ cos α
− L ⋅ sin α
Приведем полученное равенство до общего знаменателя, т.е. умножим обе части на
-L⋅sinα⋅(∆L-∆L⋅cosα);
-Xn⋅L⋅sinα+∆L⋅cosα⋅L⋅sinα = Y⋅∆L-Y⋅∆L⋅cosα-∆L⋅L⋅sinα-∆L⋅cosα⋅L⋅sinα.
Сократим на ∆L⋅cosα⋅L⋅sinα , тогда
3
BY 12735 C1 2009.12.30
-Xn⋅L⋅sinα = - ∆L⋅L⋅sinα+Y⋅∆L-Y⋅∆L⋅cosα.
Откуда
Y ⋅ ∆L ⋅ (1 − cos α )
X n = ∆L −
.
L ⋅ sin α
Определим расстояние по оси X между прямой линией 6-2 и дугой эллипса как разность координат X из уравнения эллипса и прямой 6-2
∆L
Y ⋅ ∆L ⋅ (1 − cos α )
∆X = X − X n =
⋅ L2 − Y 2 − ∆L +
.
L
L ⋅ sin α
Для определения наибольшего расстояния ∆Xmax исследуем последнее выражение на
экстремум, т.е. возьмем первую производную, приравняем ее к нулю и разрешим относительно Y

Y
Y
∆L
∆L ⋅ (1 − cos α ) ∆L  1 − cos α
 = 0,
∆X' = −
⋅
+
=
⋅
−
 sin α
2
2
2
2 
L
L
sin
L
⋅
α
L −Y
L −Y 

1 − cos α
Y
1 − cos α
Y
или
=
.
−
2
2
sin α
sin α
L2 − Y 2
L −Y
Возведем обе части последнего равенства в квадрат
1 − 2 ⋅ cos α + cos 2 α
Y2
= 2
.
sin 2 α
L − Y2
Приведем до общего знаменателя, т.е. умножим обе части равенства на sin2α⋅(L2 - Y2)
L2-2⋅L2 cosα+L2 cos2α-Y2+2Y2⋅cosα-Y2⋅cos2α = Y2⋅sin2α.
Перегруппируем
2Y2⋅cosα-Y2-Y2⋅cos2α-Y2⋅sin2α = 2⋅L2⋅cosα-L2⋅cos2α-L2.
В обеих частях равенства вынесем за скобки общий множитель Y2 и L2
Y2⋅(2⋅cosα-1-cos2α-sin2α) = -L2⋅(1-2⋅cosα+cos2α).
Так как cos2α+sin2α = 1, то
Y2⋅(2⋅cosα-1-1) = -L2⋅(1-cosα)2 или
2⋅Y2⋅(1-cosα) = L2⋅(1-cosα)2, откуда
следовательно,
Y2 =
L2 ⋅ (1 − cos α )2
.
2 ⋅ (1 − cos α )
Решения этого уравнения
L
L
Y1 =
⋅ 1 − cos α ; Y2 = −
⋅ 1 − cos α - постороннее решение, так как по условию
2
2
(см. фиг. 3) Y не может быть отрицательным.
Тогда
∆X max =
=
L2
L ⋅ ∆L ⋅ 1 − cos α ⋅ (1 − cos α )
∆L
⋅ L2 − ⋅ (1 − cos α ) − ∆L +
=
L
2
2 ⋅ L ⋅ sin α
1 cos α
∆L
∆L ⋅ 1 − cos α ⋅ (1 − cos α )
⋅ L ⋅ 1− +
− ∆L +
=
L
2
2
2 ⋅ sin α
 1 cos α
1 − cos α ⋅ (1 − cos α ) 
= ∆L ⋅ 
+
−1+
=
2
2 ⋅ sin α
 2

 1
1 − cos α ⋅ (1 − cos α ) 
= ∆L ⋅ 
⋅ 1 − cos α − 1 +
.
2 ⋅ sin α
 2

4
BY 12735 C1 2009.12.30
Используя
соотношения
1 − cos α = 2 ⋅ sin 2 α / 2;
1 + cos α = 2 ⋅ cos 2 α / 2;
sin α = 2 ⋅ sin α / 2 ⋅ cos α / 2 , получим
 1
2 ⋅ sin 2 α / 2 ⋅ 2 ⋅ sin 2 α / 2 
∆X max = ∆L ⋅ 
⋅ 2 ⋅ cos 2 α / 2 − 1 +
=
 2

⋅
⋅
α
⋅
⋅
α
2
2
sin
/
2
2
cos
/
2



sin 2 α / 2 
.
= ∆L ⋅  cos α / 2 − 1 +
cos α / 2 

Выражение в последних скобках приведем до общего знаменателя
 cos 2 α / 2 − cos α / 2 + sin 2 α / 2 
 = ∆L ⋅  1 − cos α / 2 .
∆X max = ∆L ⋅ 


cos α / 2
 cos α / 2 


cos α / 2
Откуда ∆L = ∆X max ⋅
.
1 − cos α / 2
Таким образом, отклонения от перпендикулярности ∆L оси стрелы к оси ее шарнира
можно определить путем измерения наибольшего расстояния ∆Xmax при подъеме стрелы
на определенный угол α. Для повышения точности измерения подъем стрелы необходимо
производить на возможно наибольший угол α.
Пример измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира
автомобильного крана.
1. Установить кран выносные опоры по креномеру, установленному на ровной площадке с твердым покрытием для исключения просадки опор из-за смещения центра тяжести при подъеме и опускании стрелы.
2. Выбрать точку наблюдения на расстоянии (4…6) L от крана и установить теодолит
4 на плоское основание (например, шит из досок) 7 (см. фиг. 4 и 5) с возможностью его
принудительного перемещения по опорной поверхности.
3. Повернуть механизмом поворота крана поворотную платформу и опустить стрелу в
направлении точки наблюдения. Закрепить на оголовке стрелы миллиметровую линейку
или замерить диаметр каната или ширину канатного блока.
4. Застопорить поворотную платформу с помощью клиньев для исключения ее самопроизвольного поворота вокруг вертикальной оси и качания из-за наличия люфтов и зазоров в узлах механизма поворота и опорно-поворотном устройстве и смещения центра
тяжести при подъеме и опускании стрелы.
5. Передвижением основания 7 с установленным на нем теодолитом 4 в поперечном
направлении по отношению к продольной оси стрелы выставить теодолит так, чтобы его
коллимационная плоскость проходила через центр оголовка и центр основания стрелы,
т.е. оптическая ось зрительной трубы по возможности точнее совпадала с осью стрелы.
При этом три установочных винта теодолита должны быть расположены таким образом,
чтобы один из них располагался на продолжении оси стрелы, а остальные два - на противоположных сторонах продолжения оси стрелы, т.е. чтобы продольная ось стрелы совпадала с биссектрисой равностороннего треугольника, образованного установочными
винтами теодолита.
6. Механизмом изменения вылета произвести подъем стрелы в крайнее верхнее положение и определить угол подъема α от первоначального положения. При этом можно использовать отвес или маятниковый указатель вылета стрелы и грузоподъемности.
7. Вращением в противоположных направлениях двух установочных винтов, расположенных на противоположных сторонах продолжения оси стрелы, выставить теодолит
так, чтобы вертикальная ось зрительной трубы при поднятой стреле проходила через
центр оголовка стрелы и центр ее основания.
5
BY 12735 C1 2009.12.30
8. Опустить стрелу и, наблюдая в зрительную трубу с помощью укрепленной на оголовке линейки или по известному диаметру каната или ширине блока, определить максимальное отклонение ∆Xmax центра оголовка стрелы от вертикальной оси зрительной трубы
(коллимационной плоскости теодолита). При использовании известного размера в мм Ри
(диаметр каната или ширина блока) с помощью теодолита определить его угловой размер
YРи и угловой размер Y∆X max .
Тогда ∆X max =
Y∆X max
⋅ Ри.
YРи
9. Определить отклонение от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира как
cos α / 2
∆L = ∆X max ⋅
.
1 − cos α / 2
В аналогичном порядке производится измерение отклонения от перпендикулярности
оси стрелы к оси ее шарнира и других стреловых кранов - башенных, гусеничных, пневмоколесных, железнодорожных.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение удобства, точности и сокращение продолжительности измерения отклонения от перпендикулярности оси стрелы к оси ее шарнира.
Источники информации:
1. Руководящий нормативный документ. Краны башенные строительные. Методические указания по проведению обследования металлоконструкций. РД22-82-81, СКТБ башенного краностроения. - М.: 1989. - C. 42.
2. Там же. - C. 42, п. 4.1.9. 2. Приложение 2, рис. 3а,в. - С. 48, п. 10. - С. 50.
3. Методические рекомендации по проведению технического диагностирования грузоподъемных кранов с истекшим сроком службы. - Минск.: Инженерный центр "БОШ",
2006. - C. 127, пп. 7.10, 7.11; 157, п. 5,8; 158, п. 5.9.
Фиг. 2
6
BY 12735 C1 2009.12.30
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
124 Кб
Теги
by12735, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа