大直徑卷筒繩槽底徑測(cè)量工裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

01序言隨著港口起重機(jī)技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)需求，大起重量、高揚(yáng)程、多吊點(diǎn)的起重機(jī)應(yīng)用越來(lái)越多，產(chǎn)量逐漸增大，卷筒上吊點(diǎn)同步性問題越來(lái)越被關(guān)注，如：水電工程雙吊點(diǎn)起閉機(jī)繩槽底徑精度要求在新規(guī)范（GB/T1800.1—2020）中提高，應(yīng)≤h8，且雙卷筒繩槽底徑公差相對(duì)差應(yīng)≤0.5h8[1]，即卷筒直徑公差D＝1250h8（）mm，繩槽底經(jīng)滿足相對(duì)誤差≤±0.0825mm。卷筒是起重機(jī)械中起升機(jī)構(gòu)纏繞鋼絲繩的部件，也是重要的受力部件，從結(jié)構(gòu)形式上分螺旋線卷筒和平行折線卷筒。卷筒作為關(guān)鍵受力零件，它的制造質(zhì)量直接影響著起重機(jī)的整體性能，特別是集裝箱起重機(jī)對(duì)卷筒繩槽底徑的公差是關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)控制。岸橋起升機(jī)構(gòu)的四聯(lián)卷筒需要保證其四聯(lián)繩槽（見圖1）底徑滿足相對(duì)誤差D2－D1（或D3－D1、D4－D1）≤±0.10mm。為解決精度要求高的大直徑卷筒繩槽底徑無(wú)法精確測(cè)量問題，需要設(shè)計(jì)工裝直接測(cè)量，保證設(shè)計(jì)和使用要求。圖1四聯(lián)卷筒繩槽02設(shè)計(jì)原理分析（1）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)因卷筒繩槽底徑為螺旋式，所以目前還沒有測(cè)量工具直接測(cè)量出數(shù)據(jù)，都是間接測(cè)量反算推理得出數(shù)值[2]。一般情況下小直徑高精度卷筒繩槽底徑是由外徑千分尺配合深度尺進(jìn)行間接測(cè)量，但大直徑（＞1200mm）卷筒因外徑千分尺體積較大、價(jià)格高及操作不便等因素而應(yīng)用較少，常見是通過(guò)p尺（精度0.02mm）測(cè)量卷筒外徑，加工繩槽后再用深度百分表測(cè)量繩槽深度，經(jīng)換算得卷筒底徑尺寸，如圖2、圖3所示。因間接測(cè)量繩槽底徑尺寸，總是存在p尺拉緊力不同等影響測(cè)量誤差，并與真實(shí)值偏差大，再經(jīng)過(guò)鋼絲繩多圈纏繞后得到的繩長(zhǎng)差越大[3]，對(duì)于起重較大物體（如集裝箱、框架）越會(huì)產(chǎn)生偏斜現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)存在安全隱患。因此需要設(shè)計(jì)一種用于大型卷筒繩槽底徑的檢測(cè)工裝（見圖4、圖5），能方便地讀出與真實(shí)值偏差最小的數(shù)據(jù)。

圖2p尺測(cè)量

圖3深度尺測(cè)量

圖4外徑測(cè)量

圖5檢測(cè)工裝與校驗(yàn)（2）設(shè)計(jì)思路利用外徑千分尺＋內(nèi)徑百分表的測(cè)量原理與結(jié)構(gòu)形狀，結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或大型數(shù)控機(jī)床（數(shù)控龍門銑鏜床、落地鏜床等）的高精度測(cè)量和加工設(shè)備，能校準(zhǔn)并修正測(cè)量桿，再加上百分表調(diào)整范圍和精度，可以將繩槽底徑偏差控制在0.02mm內(nèi)，將原間接測(cè)量改為直接測(cè)量，有效地減少人為因素的影響，與真實(shí)值更加接近。（3）設(shè)計(jì)原理如圖6所示，該測(cè)量工裝有類似外徑千分尺的月牙形尺架，在尺架左右兩端分別焊接組裝式固定座和測(cè)量桿：左端固定加可調(diào)整結(jié)構(gòu)便于調(diào)節(jié)量程，右端安裝百分表便于讀數(shù)和校準(zhǔn)，在尺架中間設(shè)計(jì)吊環(huán)孔，方便吊運(yùn)和測(cè)量時(shí)輔助吊起直立；吊帶孔下面設(shè)置調(diào)整頂絲，用于測(cè)量時(shí)調(diào)整中心高度。圖6檢測(cè)工裝結(jié)構(gòu)

1—調(diào)整頂絲2—尺架3—百分表4—固定桿

5—螺母6—套筒7—螺釘8—開口夾緊座03結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)量應(yīng)用（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢測(cè)工裝結(jié)構(gòu)（見圖6），尺架采用整塊高強(qiáng)度鋼板用數(shù)控火焰切割機(jī)割成彎月形，中間鉆孔減小質(zhì)量和溫度變化應(yīng)力，頂部焊接加強(qiáng)板并鉆有吊環(huán)孔，兩板中間下部鉆攻成螺紋孔并安裝頂絲；尺架左端左側(cè)焊接有調(diào)整螺栓套筒（由測(cè)桿和螺母組成），測(cè)桿材料為45鋼，調(diào)質(zhì)后加工成螺紋、球頭淬火處理，提高耐磨性（見圖6中I）；尺架右端右側(cè)焊接有開口夾緊座，用于裝配百分表，套筒用螺釘壓緊，既能防止百分表松脫，又能調(diào)整行程，還能使百分表刻度盤旋轉(zhuǎn)和方便讀數(shù)；更換測(cè)桿長(zhǎng)度，適用一定的直徑范圍測(cè)量；對(duì)于專用直徑和螺距的測(cè)量工裝，加工時(shí)需要保證左右夾緊座中心距為螺距P，各測(cè)量點(diǎn)均與繩槽圓弧底接觸。工裝整體焊接、去應(yīng)力退火處理后機(jī)加工而成。如圖7所示，測(cè)量校準(zhǔn)棒由無(wú)縫鋼管兩端焊接圓鋼組成，圓鋼中空，鉆攻M12螺紋，使調(diào)整校準(zhǔn)頭量程有一定的加工余量；校準(zhǔn)頭一端是螺紋，用于擰入圓鋼中，另一端長(zhǎng)30mm，為校準(zhǔn)機(jī)加工用量，方便在測(cè)量桿固定后在數(shù)控機(jī)床上加工其端面來(lái)校準(zhǔn)工裝尺寸與公差。如測(cè)量φ1500mm的槽底，需要將校準(zhǔn)棒量程加工成（1500±0.01）mm。圖7校準(zhǔn)棒（2）測(cè)量應(yīng)用如圖8所示，繩槽底徑檢測(cè)工裝夾在卷筒直徑處，車床上部起重機(jī)吊起工裝上下移動(dòng)，觀察右端百分表指針跳動(dòng)量，保持左端固定桿球頭與繩槽底徑貼緊（見圖9），上部中間頂絲微調(diào)，讀出右端百分表跳動(dòng)最大值，該值作為直徑點(diǎn)，讀出直徑值和公差（見圖10）；旋轉(zhuǎn)卷筒90°，再次測(cè)量繩槽底徑尺寸公差值，D1～D4每段繩槽至少4次，求得平均值為公差帶，滿足設(shè)計(jì)要求的四聯(lián)繩槽底徑相對(duì)誤差D2－D1（或D3－D1、D4－D1）≤±0.045mm。

圖8工裝測(cè)量繩槽

圖9左端固定點(diǎn)

圖10右端百分表?xiàng)U球頭點(diǎn)

（3）校準(zhǔn)測(cè)量卷筒外徑或底徑前，根據(jù)量程在三坐標(biāo)、數(shù)控銑鏜床或加工中心上校準(zhǔn)測(cè)量桿兩端，作為標(biāo)準(zhǔn)值，保證標(biāo)準(zhǔn)值公差±0.01mm。為了驗(yàn)證測(cè)量的正確性和偏差范圍，測(cè)量卷筒后可以將測(cè)量工裝用測(cè)量桿復(fù)檢，檢查因使用過(guò)程中造成的偏差，以便修正。04結(jié)束語(yǔ)卷筒繩槽底徑精度偏差是影響該起重機(jī)精度的關(guān)鍵因素，特別是多繩