橋式起重機軌距偏差測量裝置設計

李 鵬 金曉明 馬學文

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

橋式起重機軌距偏差測量裝置設計

李 鵬 金曉明 馬學文

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

設計一套橋式起重機軌距偏差測量裝置，并對該裝置的硬件設計、軟件設計、上位程序設計等方面做了詳細介紹，裝置測試符合設計指標。

橋式起重機；軌距偏差；單片機；測量；測距傳感器

橋式起重機大車或小車在運行過程中可產生啃軌。發生啃軌的原因較多，其中軌距超差是啃軌的重要原因。可見，提高軌距偏差測量精度，對保障橋式起重機在軌道上安全可靠運行，具有重要的意義和作用。

一、橋式起重機軌距偏差測量 裝置的設計

1.工作原理

本裝置利用橋式起重機本身做測量載體，將高精度微距傳感器固定其上采集數據，數據處理系統將采集的數據信息結合長距激光測距儀采集的數據進行綜合處理，可以直觀地反映任一位置的軌距偏差。

檢測過程中，本裝置使用長距激光測距傳感器檢測起重機在軌道上的行駛位置，在規定的間距點上，通過安裝在起重機兩側端梁上的微距激光測距傳感器檢測其到軌道的距離，并將檢測到的結果傳送到單片機中，單片機經程序處理后得到各檢測點上的軌道偏差值，再將各偏差值存儲在SD卡中，并能將不合格檢測點的信息在LCD液晶屏中顯示。SD卡中的數據經上位程序自動讀取，按要求繪制軌距偏差曲線圖。

具體研究原理見圖1。

主要技術指標為：

微距激光測距儀測量精度：±0.5mm

圖1 橋式起重機軌距偏差測量裝置工作原理

圖2 橋式起重機軌距偏差測量裝置硬件系統圖

長距激光測距儀測量精度：±10mm

動態測試速度：10～40m/min

穩定工作溫度：-10～40℃

存儲數據量：10 000組數據

電源：線性精密電源

2.硬件設計

檢測系統主要由單片機、微距激光測距傳感器、長距離激光傳感器、電流/電壓轉化裝置（I/V）、模/數（A/D）轉換器、SD卡存儲系統、LCD液晶屏、鍵盤、精密電源等組成。系統組成如圖2所示。

3.軟件設計

測量時，本裝置電源閉合，用按鍵設置設備編號或保存數據組號，按下開始鍵進行測量，LCD實時顯示當前測量軌距偏差不合格數據，橋式起重機大車運行停止，按結束鍵完成測量檢測。采集、儲存的每組數據包含兩個微距激光測距傳感器和一個長距激光測距傳感器測量數據，通過按鍵可調閱、查詢儲存數據。具有“清零”“復位”功能按鈕，可對誤操作和無效數據進行及時方便的處理。另外，該裝置還具有“動態測量”“靜態測量”

功能按鈕，以方便橋式起重機在運行過程的測量和橋式起重機靜止時的復核測量。裝置軟件主流程見圖3。

圖3 橋式起重機軌距偏差測量裝置軟件主流程圖

4.上位程序設計

軌距偏差測量裝置儲存數據與個人電腦連接后，自動生成數據報表及直觀圖形顯示，同時，篩選不合格點生成單獨表格。檢驗人員根據身份認證進入系統，通過串口的設置，把儲存在SD卡中的數據導入上位機，即可生成圖形和數據表格。與本檢驗單位內部報告系統設有接口，可將報告系統需要數據導入電子報告。

二、橋式起重機軌距偏差測量裝置的應用

本裝置實驗室和實地測試效果及測試精度均符合設計主要技術指標。表1為本裝置實驗室測量結果與精密計量量塊對比數據。該實驗室測量過程中，采用橋式起重機軌道作為數據采集面，增加環境灰塵濃度、煙霧濃度，模擬工作現場環境進行測試。

從表1對比數據可以看出，實測數據的變化量與精密量塊的變化量偏差控制在±0.5mm，符合設計指標，滿足橋式起重機軌距偏差測量的使用要求。

將該裝置安裝于QD32t-22.5m橋式起重機小車軌道上進行軌距偏差實地測量，安裝于小車的主動輪側，微距激光測距傳感器安裝與軌道面垂直，用直角尺定位，且兩側安裝位置在同一截面，測試數據見表2。

三次軌距偏差測量值最大差值為0.5mm，說明該裝置能夠滿足檢驗測量要求，穩定性較好。

表1 實驗室測量數據與標準計量量塊數據對比

表2 軌距偏差測量裝置測量數據 mm

三、結語

目前，國內對橋式起重機軌距變化測量仍普遍采用鋼直尺、鋼卷尺、手持激光測距儀等測量設備進行測量，測量難度和工作強度都較大，測量結果受人為因素和環境變化影響較大，特別是起重機跨度較大時，鋼尺下垂和誤差累積等因素難以保證測量精度。本裝置研制新型軌距偏差測量裝置，減輕了檢測人員工作強度，提高了測量精度和測量速度。

[1] 劉宏．起重機“啃軌”的危害及處理[J]．甘肅冶金，1997，67（1）：39-42．

[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會．GB/ T10183-2005橋式和門式起重機制造及軌道安裝公差[S]．北京：中國標準出版社，2006．

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1671-0711（2014）08-0012-02

2014-03-04）