開發(fā)激光監(jiān)控垂直吊裝的新一代起重機

 

文章所討論的起重機系指流動式起重機或吊車，包括履帶起重機、汽車起重機、輪胎起重機等本文論述監(jiān)控垂直吊裝是開發(fā)新一代起重機的首要目標(biāo)，重點分析起重機抬吊的危險來自大仰角下的不垂直吊裝，以及基于恒抬吊力吊裝優(yōu)勢前瞻地分析了垂直吊裝是實現(xiàn)起重機恒抬吊力吊裝的先決條件，同時介紹已申請專利的激光監(jiān)控起重機垂直吊裝的二個方案。

 

1監(jiān)控垂直吊裝是開發(fā)新一代起重機的首要目標(biāo)1.1垂直吊裝是起重機安全作業(yè)基本要求起重機穩(wěn)定性差其吊鉤偏角不得超過3還有吊鉤不垂直起吊重物擺動可能傷及周圍設(shè)備和人員，尤其是大仰角下的不垂直抬吊破壞了起重機載荷的正常分配，故垂直吊裝是起重機安全作業(yè)的基本要求，然而起重機自身卻沒有垂直吊裝的顯示、監(jiān)視設(shè)置以至于起重機司機無法判斷單機滑移法或旋轉(zhuǎn)法吊裝以及雙機、三機吊裝時其吊鉤是否處于垂直狀態(tài)而要由吊裝指揮者，依據(jù)監(jiān)視被吊重物垂直吊裝者提供的信息指揮司機操縱既不及時又不準(zhǔn)確。

 

1.2起重機抬吊的危險來自大仰角下的不垂直吊裝由于輔機抬送速度與主機提升速度之比值，依據(jù)速度按影定理應(yīng)等于主機與輔機吊點間連線的斜率（斜率）才能實現(xiàn)垂直吊裝若此時仰角為77，則輔機抬送速度與主機提升速度之比值高達433，且吊裝中斜率不斷改變，因而沒有主、輔機間的密切配合是難以實現(xiàn)垂直吊裝；同時主、輔機吊鉤產(chǎn)生的（主、輔機間）偏角大小與主、輔機各自承擔(dān)的載荷成反比若主、輔機各自承擔(dān)載荷為6：1，當(dāng)主機吊鉤偏角滯后0.5（尚不易覺察），而輔機吊鉤偏角竟超前3，從吊裝數(shù)學(xué)模型看起重機不垂直吊裝的風(fēng)險可知若按此時仰角為77計算輔機承擔(dān)的載荷竟是吊鉤偏角0時的1.297倍故大仰角下的不垂直抬吊破壞了起重機載荷的正常分配，因而抬吊是比較危險的作業(yè)，對吊裝指揮及司機要求都比較高。國外有些工程管理人員對于雙機抬吊作業(yè)是持否定態(tài)度的“。

 

1.3垂直吊裝是實現(xiàn)起重機恒抬吊力吊裝的先決條件1.3.1恒抬吊力吊裝及其優(yōu)勢依據(jù)受力明確且普遍適用的、反映吊裝力三要素間關(guān)系的、起重吊裝受力控制的數(shù)學(xué)模型，起重機抬吊的吊點載荷變化原因之一是被吊重物重心偏離三吊點確定的平面（吊點平面）變化的原因之二是不垂直吊裝，因而三吊點與被吊重物重心共面設(shè)置、加上垂直吊裝就是實現(xiàn)吊點載荷不變的恒抬吊力吊裝必要充分條件。為了二主機間抬吊力的均衡分配，目前在大型吊裝中的普遍作法是設(shè)平衡梁二主機規(guī)格不同時還要設(shè)分配梁，使吊裝高度大，由于恒抬吊力吊裝各吊點載荷不變無需設(shè)置平衡梁、分配梁，使起重吊裝高度大幅度下降（以百米高塔的二主機與輔機遞送吊裝為例采用平衡梁時主機吊裝高度顯然超過百米而恒抬吊力吊裝時主機吊裝高度只需略高于塔體重心）且“吊車抬吊法吊裝工藝是采用單主吊車或雙主吊車提升臥置設(shè)備的上部，同時采用單輔助吊車或雙輔助吊車抬送設(shè)備下部。當(dāng)設(shè)備仰角達到7075時<輔助吊車松吊鉤”，因而需由主機承擔(dān)全部吊重而恒抬力吊裝由主、輔機或雙主機與輔機共同承擔(dān)吊重故有望成倍降低主機規(guī)格。

 

132垂直吊裝是實現(xiàn)起重機恒抬吊力吊裝的先決條件受力明確的三吊點與被吊重物重心共面設(shè)置加上垂直吊裝就是實現(xiàn)恒抬吊力吊裝的必要充分條件三吊點與被吊重物重心共面設(shè)置不難，吊點設(shè)置后尚可通過試吊測定的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出重物重心至吊點平面的數(shù)值，再予以調(diào)整故方法簡單且可靠；因而實現(xiàn)垂直吊裝，尤其是實現(xiàn)大仰角下的垂直吊裝，成為實施恒抬吊力吊裝的全部難點。起重機多吊點轉(zhuǎn)恒抬吊力遞送吊裝法的發(fā)明專利*近獲得授權(quán)這是恒抬吊力吊裝系列中的一項，標(biāo)志著吊點載荷始絡(luò)不變的恒抬吊力吊裝方案取得認(rèn)可。恒抬吊力吊裝雖有諸多優(yōu)勢，但是由于大仰角下的垂直吊裝存在巨大風(fēng)險，用現(xiàn)有的起重機是難以實施恒抬吊力吊裝，因而開發(fā)新一代起重機成為開發(fā)恒抬吊力吊裝的先決條件。

 

2激光監(jiān)控起重機垂直吊裝的二個方案2.1設(shè)起重機垂直吊裝激光監(jiān)視裝置監(jiān)控起重機垂起重機垂直吊裝激光監(jiān)視裝置的作法是：首先在與起重機提升滑輪組定滑輪并排的起重機臂桿上端安設(shè)經(jīng)球絞聯(lián)接的激光發(fā)生器，由于在激光發(fā)生器自重和球絞自動調(diào)整下，在起重機工作期間始絡(luò)發(fā)出鉛垂朝下的基準(zhǔn)激光光束再通過安設(shè)的探頭；將提升滑輪組的提升與激光光束畫面，經(jīng)具有單獨將圄像橫向放大功能的專用計算機軟件顯示于司機操作臺旁的屏幕上。由于單獨將圄像橫向放大，鉛垂的直線方向不變，而非鉛垂直線的斜率絕對值則變小，因而吊裝時司機可以鉛垂朝下的激光光束為基準(zhǔn)，參看提升滑輪組提升繩偏斜角度被放大的畫面調(diào)控起重機吊裝消除吊鉤偏角實現(xiàn)起重機的垂直吊裝。

 

2.2設(shè)吊車吊鉤偏角激光顯示與監(jiān)視設(shè)置監(jiān)控起重由于控制起重機垂直吊裝的核心是控制其吊鉤的偏角，吊車吊鉤偏角激光顯示與監(jiān)視設(shè)置即實現(xiàn)對起重機吊鉤偏角的動態(tài)顯示，在用激光作為起重機垂直吊裝基準(zhǔn)的同時又用激光顯示起重機吊鉤的偏斜直觀、鮮明，并依此控制起重機銷除吊鉤的偏角。其作法是：首先將經(jīng)球絞連接、始絡(luò)發(fā)射鉛垂朝上激光光束的基準(zhǔn)激光發(fā)生器，裝設(shè)于與起重機吊鉤相聯(lián)的動滑輪護夾板外側(cè)的下方位置。

 

接著將吊鉤偏角激光發(fā)生器，裝設(shè)于與起重機吊鉤相聯(lián)的動滑輪護夾板外側(cè)的上方位置，且滿足起重機吊鉤偏角0時，吊鉤偏角激光發(fā)生器朝下發(fā)射（若為蘭色）的激光光束中心線與基準(zhǔn)激光發(fā)生器鉛垂朝上發(fā)射（若為紅色）的激光光束中心線相重合。因而當(dāng)?shù)蹉^偏角0時紅色與蘭色相混發(fā)出紫光，當(dāng)?shù)蹉^產(chǎn)生偏角時，蘭色激光光束則偏離紅色的基準(zhǔn)激光光束紅、蘭分明顯示出偏角的方向和偏斜的程度。

 

在與起重機吊鉤相聯(lián)的動滑輪護夾板外側(cè)，設(shè)置經(jīng)球絞連接后的無線攝像頭。在起重機操作室安設(shè)無線接收機將吊裝中顯示的激光圄像再現(xiàn)于司機操作室的屏幕上，并依此控制起重機銷除吊鉤的偏角。

 

3開發(fā)激光監(jiān)視垂直吊裝的新一代起重機鑒于垂直吊裝是起重機安全作業(yè)，尤其是起重機抬吊安全作業(yè)的基本要求，又是實現(xiàn)恒抬吊力吊裝的先決條件，因此有必要進行深入的研究和實踐開創(chuàng)出既適合于單機吊裝作業(yè)，也適合于抬吊作業(yè)，并有助于吊裝工藝創(chuàng)新用激光監(jiān)視垂直吊裝的新一代起重機。