一种起重机部件多维综合检测量具的制作方法

本实用新型涉及量具技术领域，尤其涉及一种用于起重机部件检测的多维综合检测量具。

背景技术：

起重机械是一种空间运输设备，主要作用是完成重物的位移。它可以减轻劳动强度，提高劳动生产率，是现代化生产不可缺少的组成部分。起重机械帮助人类在征服自然改造自然的活动中，实现了过去无法实现的大件物品吊装和移动，随着科学技术的不断进步以及我国经济发展的需要，使起重机械拥有巨大的市场需求，近几年起重机械制造行业发展迅速，年均增长约20％。起重机械是建筑工程、冶金工业、电力工业等行业中重要的施工机械,也是极易发生重大安全事故的特种作业机械。例如，2016年4月13日广东省东莞市发生一起门式起重机倒塌导致工棚坍塌致18人死亡的重大事故；2001年7月17日上海市发生一起门式起重机倒塌致36人死亡的特大事故；2007年4月18日辽宁省铁岭市发生一起桥式起重机吊重坠落致32人死亡的特大事故。由此可见起重机的安全检查尤为重要，但起重机自身结构蕴含的危险因素较多，大小车啃轨、钢丝绳断裂、制动器失效都是其中的表现形式。

啃轨是桥(门)式起重机大车或小车在运动过程中，起重机车轮(以下简称车轮)轮缘与轨道侧面接触，产生水平侧向推力，引起轮缘与轨道的摩擦及磨损。啃轨可能造成的后果包括：缩短车轮使用寿命、轨道磨损快、增加运行阻力、恶化厂房受载状况、易使车轮爬轨、易使主梁扭曲变形及裂纹。而车轮也是引起啃轨的主要原因，包括：车轮水平偏斜、车轮垂直偏斜、两主动轮直径不相等、前后车轮不在同一直线上运行、车轮锥度方向安装错误。因此，两者之间存在着必然的联系。例如2012年南京钢铁集团有限公司一台桥式起重机的脱轨事故，就是由于啃轨导致大车车轮严重磨损，单边轮缘脱落，造成了巨大损失。由此可见，啃轨的直接反应就是车轮磨损，关注车轮的磨损量可以判断出啃轨的严重程度和预估车轮报废时限。

钢丝绳是起重机械的重要零件之一，广泛用于起重机的起升机构、变幅机构、牵引机构，也可用于旋转机构，它还用于捆绑物体的司索绳、桅杆起重机的张紧绳、缆索起重机和架重空道的承载索等。钢丝绳主要失效形式的表现有断丝、断股和直径缩小，在日常检查中，除外观检查其断丝和断股外，主要靠测量其绳径来判断是否满足使用要求。

制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件。在吊运作业中，制动装置用以防止悬吊的物品或吊臂下落；防止转台或起重机在风力或坡道分力作用下滑动；或使运转着的机构降低速度，最后停止运动；也可根据工作需要夹持重物运行；特殊情况下，通过控制动力与重力的平衡，调节运动速度。在日常检查中，除去外观检查，主要是对制动摩擦片的厚度、轴或轴孔直径磨损量、制动轮的厚度等参数进行测量。

目前对起重机的部件进行安全检查，主要是根据各种量具对部件的外观尺寸和尺寸变化量进行测量，通过所得数据计算得出其是否满足使用要求判断合格与否，根据所测参数的不同，需要各种各样的量具。依据相关要求，起重机部件的外观测量量具包括游标卡尺、千分尺、百分表、钢直尺、卷尺、塞尺等。而且在测量中需要多种量具和工具配合、量具的基准难以选取等因素造成容易产生误差，以及安装后的起重机部件依靠传统方法测量不易操作。

如果能准确、便携地对起重机部件进行检测,包括对起重机车轮、滑轮、制动轮、摩擦片、钢丝绳等能反应磨损情况的参数进行检测，获得所需参数，真正贯彻国家“安全生产”政策,许多事故完全可以避免。

目前，车轮按轮缘形式可分为双轮缘车轮、单轮缘车轮和无轮缘车轮三种，按踏面形状可分为圆柱形、圆锥形和鼓形车轮。针对不同的车轮其测量方法也不尽相同，而且目前的测量方法需要多种量具配合使用。根据国质检锅[2002]296号《起重机械监督检验规程》第5.7项的规定，对车轮磨损所使用的测量工具主要为卡尺，在其他相关的检测依据中也未明确说明。具体主要的测试项目测试方法如下：

1、对于车轮轮缘厚度的测量：

常用方法是用图5所示的游标卡尺对车轮轮缘的厚度进行测量。这种测量方法操作较为简单，但有不利于准确度的因素：依据JB/T6392-2008《起重机车轮》中的内容，起重机车轮内侧轮缘均存在一个角度为a的斜面(如图1所示)。当用游标卡尺进行测量时，由于不能准确确定测量的深度，造成无法准确获知所测量位置的轮缘厚度。以JB/T6392-2008《起重机车轮》中列举的最大标准车轮，其轮缘高度为30mm，a角为10°，如图1中所示的位置1与位置2的差值约为5.29mm，测量深度每间隔1mm其误差也达到了0.18mm，不满足检测所需要的精度要求。

2、对于车轮踏面直径的测量：

常用的方法是用游标卡尺或千分尺测量踏面直径。但这种方法只能针对直径较小的车轮，一方面要选用量程较大、量爪较长的游标卡尺或千分尺，往往需要多人配合、多次测量；另一方面在用的车轮其上方有起重机的端梁遮住踏面，其下方有轨道遮住其踏面(如图2所示)，造成游标卡尺或千分尺对在用的车轮无法测量。

对于直径较大的车轮，江苏特检院研发了用π尺进行测量。测量时将π尺绕起重机车轮的外圆周上，双手施加一定的拉力，采用游标原理读数，即得被测件的平均直径值。无论测量多大的直径，使用测量辅件(磁座)均可实现单人测量。但对于在用的车轮，由于其位于轨道上(如图2所示)，而常与轨道接触的车轮踏面也是磨损量最大的地方，该位置的外圆周无法用π尺缠绕，因此π尺对部分在用的车轮也无法实现方便的测量。

3、对于车轮轮缘厚度弯曲变形的测量：

常用的方法是用水平尺配合塞尺进行测量(如图3所示)。该方法是用水平尺在轮缘的外侧，一侧与轮缘贴紧，一侧用塞尺垫高，当水平尺气泡位于中心时，塞尺的厚度即为偏斜量，再与轮缘的厚度比较，判定是否超标。该方法的缺点主要有以下三点：1)需要2种量具配合使用，不易操作；2)无法准确判断轮缘根部在哪个位置，易造成塞尺摆放的基准点不准确，进而造成数据产生误差；3)要保持水平尺与车轮断面的接触良好，通常用手加力贴紧，再垫塞尺，用力不同测量结果就不一样，影响了准确性。

4、对于车轮的垂直偏斜：

使用框式水平仪与塞尺，和车轮轮缘厚度弯曲变形的测量方法类似(如图4所示)。但此方法的缺点也与车轮轮缘厚度弯曲变形的测量方法缺点1、3类似。

而对于滑轮、钢丝绳、制动器等部件的测量，其目前测量方法与弊端与车轮类似，不进行重复阐述。

综上所述，当前国内外尚无专门的高效检测起重机部件的量具。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一套便捷、准确并适合起重机部件的多维综合检测量具，检测对象主要为各类起重机部件在制造环节和使用环节中的检测。该检测量具能精确测量车轮的轮缘厚度、轮缘厚度弯曲变形、踏面直径、踏面不平度、垂直偏斜、过度圆弧角度等参数，而且具有结构简单，操作方便，结果准确的技术特点，从而提高起重机的安全性，减少事故的发生，保障生命和财产安全。

本实用新型采用的技术方案是：一种起重机部件多维综合检测量具，该量具包括尺身、通过横向槽滑动配合在尺身上的主游标以及设置在尺身端部的固定量爪，尺身和横向槽上均设置有横向的刻度，其特征在于：所述主游标上还制有与横向槽垂直的纵向槽，纵向槽内滑动配合有用于测量部件宽度的主游标量爪，主游标量爪以及纵向槽上均设置有纵向的刻度。

作为优选，所述固定量爪的上侧以及主游标量爪的上端分别设置有一用于测量部件内径的内径量爪。

作为优选，所述尺身上设置有水平布置的水泡式水平仪，所述主固定量爪上侧的内径量爪上设置有竖直布置的水泡式水平仪。

作为优选，所述尺身上还设置有用于测量部件深度的副游标，该副游标具有相互垂直的横向槽和纵向槽，副游标通过横向槽与尺身滑动配合，副游标的纵向槽内滑动配合有副游标量爪，该纵向槽以及副游标量爪上均设置有纵向的刻度。

作为优选，所述固定量爪上铰接有一用于测量部件角度的扇形的量角器，铰接点位于量角器的圆心位置，量角器的弧形边沿设置有角度刻度，固定量爪上设置有基准线，角度刻度的零刻度线与基准线对齐时，量角器上用于接触工件的径向边沿与尺身垂直。

作为优选，所述量具还包括一用于测量部件直径的钳形量爪，该钳形量爪由两个交叉且对称布置的夹持杆铰接而成，铰接点位于两个夹持杆的交叉处；铰接点一侧的两段夹持杆形成钳形量爪的两个动力臂，另一侧的两段夹持杆形成钳形量爪的两个阻力臂；钳形量爪的两个动力臂用于夹持部件，钳形量爪的两个阻力臂分别铰接在尺身和主游标上，两个夹持杆的对称轴线经过铰接点并且与尺身垂直。

作为优选，所述钳形量爪的两个动力臂呈弧线形，且两个动力臂的末端均朝内布置；每个夹持杆的动力臂末端、交叉处的铰接点以及阻力臂的铰接点处于一条直线上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的起重机多维综合检测量具，将多种量具的原理结合在一起，具有以下优势：

(1)用途广泛，可用于生产、使用、维修、检验等各个环节；

(2)携带方便，无需像传统方法一样携带多种量具；

(3)操作简单，多种量具和工具集成在一个量具上，无需配合使用；

(4)测量基准准确，能简化操作难度并降低误差产生机率；

(5)在制造、使用、维修、检验的过程中，能够高效、便捷、准确地测量起重机部件的外观尺寸，同时根据所得数据和原始数据(或标准数据)进行比较得出起重机部件的磨损情况，判断部件是否符合相关规定的要求；

(6)可以避免由于多个量具、工具配合所带来的误差，提高检测精度；

(7)结构简单，操作方便，检测速度快，结果准确，可以提高起重机的安全性，减少事故的发生，保障人们的生命和财产安全。

附图说明

图1为现有起重机车轮轮缘厚度的测量原理图。

图2为现有起重机车轮踏面直径的测量原理图。

图3为现有轮缘厚度弯曲变形的测量原理图。

图4为现有起重机车轮垂直偏斜的测量原理图。

图5为现有游标卡尺的结构示意图。

图6为本实用新型实施例1的结构示意图之一。

图7为本实用新型实施例1的结构示意图之二。

图8是本实用新型实施例1的工作原理示意图之一。

图9是本实用新型实施例1的工作原理示意图之二。

图10为主游标的放大结构示意图。

图11为本实用新型实施例2的结构示意图之一。

图12为本实用新型实施例2的结构示意图之二。

图13为本实用新型实施例3的结构示意图。

图14为本实用新型实施例4的结构示意图。

图15为本实用新型实施例5的结构示意图。

图16为本实用新型实施例5的工作状态示意图。

图17为本实用新型实施例6的结构示意图。

图18为图17的局部放大图。

图19为钳形量爪的结构示意图。

图20、图21为钳形量爪的工作原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1

如图6、图7所示，一种起重机部件多维综合检测量具，该量具包括尺身1、通过横向槽2-1滑动配合在尺身上的主游标2以及设置在尺身端部的固定量爪11(该固定量爪与尺身一体成型)，尺身和横向槽上均设置有横向的刻度。主游标的横向槽上设置有锁紧螺丝5，可以将横向槽定位在尺身上。如图9所示，所述主游标上还制有与横向槽垂直的纵向槽2-2，纵向槽内滑动配合有用于测量部件宽度的主游标量爪6，主游标量爪以及纵向槽上均设置有纵向的刻度。如图6所示，当主游标量爪的下端与尺身下端重合时，主游标量爪上的刻度0位与纵向槽的刻度0位重合。工作时当主游标量爪上下滑动，配合纵向槽的刻度就能准确地读出主游标量爪的测量深度h。

如图8所示，本实施例1可用于测量车轮的轮缘14的内侧磨损量、车轮宽度、轮缘厚度。在测量轮缘时，由于内侧轮缘是有一定角度的斜面，在不同的位置其轮缘的厚度是不同的。因此，先利用主游标量爪在内侧轮缘的斜面上下滑动，配合纵向槽的刻度即可得出测点的深度h。如图10所示，根据公式(1)可计算获知测点的原始厚度尺寸，而轮缘测点的内侧磨损量即可通过公式(2)获得。

L＝b-(H-h)tg a------------------------------公式(1)

L——测点的原始厚度

b——轮缘的理论厚度(查阅标准或车轮出厂资料可获得)

H——轮缘的理论高度(查阅标准或车轮出厂资料可获得)

a——轮缘内侧斜角值(查阅标准或车轮出厂资料可获得)

h——测点的深度(主游标量爪测量得出)；

l1＝L-l------------------------------公式(2)

l——轮缘测点的实测厚度

l1——轮缘测点的内侧磨损量。

实施例2

如图11所示，在实施例1的基础上，所述固定量爪的上侧以及主游标量爪的上端还分别设置有一用于测量部件内径的内径量爪。结合游标卡尺测量内径的原理，可以用于测量车轮轴孔直径。为了保证深度测量的精度，需要主游标量爪的内径量爪与固定量爪上侧的内径量爪能够对齐，这就要求将固定量爪上侧的内径量爪8向上延长(该内径量爪与尺身一体成型)，主游标量爪6与其内径量爪7一体成型，当游标量爪向下到达极限时，固定量爪上侧的内径量爪与主游标量爪的内径量爪处于同一水平线上(如图12所示)。本实施例2测量部件内径时的操作方法与现有游标卡尺类似，在此不作详细介绍。

实施例3

如图13所示，在实施例2的基础上，所述尺身上还设置有水平布置的水泡式水平仪10(一般位于固定量爪的上侧)，所述固定量爪上侧的内径量爪上设置有竖直布置的水泡式水平仪9。在测量时可以利用水泡式水平仪保证尺身处于水平位置，提高测量精度。

实施例4

如图14所示，在实施例2或实施例3的基础上，所述尺身上还设置有用于测量部件深度的副游标3，该副游标具有相互垂直的横向槽和纵向槽，副游标通过横向槽与尺身滑动配合，副游标的纵向槽内滑动配合有副游标量爪4，该纵向槽以及副游标量爪上均设置有纵向的刻度。

例如，为测量车轮的踏面磨损量、踏面厚度、圆度，本实施例4增加了一个副游标，在使用时，副游标可沿尺身横向移动，副游标量爪可沿副游标竖直移动，并有锁紧螺丝可以固定副游标量爪。副游标和副游标量爪上作有刻度，可以获得准确的深度尺寸，对于单轮缘车轮的踏面磨损量测量，具有更精确的测量；且能调整尺身的水平，对于两侧轮缘有高低差的情况，能通过如图14所示的主游标量爪与副游标量爪分别以测量深度，通过两个或多个测点测出的深度计算出踏面磨损量、踏面厚度、圆度，提高测量的精确度。

实施例5

如图15所示，在实施例4的基础上，所述固定量爪上还铰接有一用于测量部件角度的扇形的量角器12，铰接点13位于量角器的圆心位置，量角器的弧形边沿设置有角度刻度12-1，固定量爪上设置有基准线，角度刻度的零刻度线与基准线对齐时，量角器上用于接触工件的径向边沿与尺身垂直。

例如，为测量轮缘内侧的角度，本实施例5设计可固定在游标型量具上的量角器，该量角器带有角刻度。查阅JB/T6392-2008《起重机车轮》得知，车轮轮缘内侧角度为8°或10°，且该数值非常测数值，因此设计角度刻度的量程为7°至11°。如图16所示，在测量轮缘内侧角度时，将尺身水平布置，量角器的竖直边贴紧轮缘内侧面，此时通过角度刻度的角度便宜即可得知轮缘内侧面的角度。

实施例6

如图17、图18所示，在实施例5的基础上，本实施例6所述量具还包括一用于测量部件直径的钳形量爪15。该钳形量爪由两个交叉且对称布置的夹持杆铰接而成，铰接点O位于两个夹持杆的交叉处交叉处。铰接点一侧的两段夹持杆形成钳形量爪的两个动力臂15-1，另一侧的两段夹持杆形成钳形量爪的两个阻力臂15-2。钳形量爪的两个动力臂用于夹持部件，钳形量爪的两个阻力臂分别铰接在尺身(一般是尺身的内径量爪上)和主游标上(一般是主游标的纵向槽上)，两个夹持杆的对称轴线经过铰接点O并且与尺身垂直。如图19所示，所述钳形量爪的两个动力臂呈弧线形，且两个动力臂的末端15-3均朝内布置。每个夹持杆的动力臂末端、交叉处的铰接点以及阻力臂的铰接点15-4处于一条直线上。

由于起重机车轮直径种类较多，在JB/T6392-2008《起重机车轮》中推荐的车轮最小直径为100mm，而最大直径为1250mm。而通常的车轮直径测量是使用游标卡尺，对于直径较大的车轮就需要大型游标卡尺，其量爪与尺身尺寸均比较大。在本实施例6中，为了减小尺身的尺寸、节省材料、减轻重量、提高检测效率，采用相似三角形定理，利用钳形量爪来协助测量。钳形量爪的动力臂尺寸比较大，而阻力臂尺寸比较小。如图20所示，设定AB即为所需测量车轮的直径，而CD即为尺身上的读数。OA、OB即为钳形卡尺的动力臂，而OC、OD即为阻力臂，且OA、OD在一条直线上，而OB、OC在一条直线上。如此则AB与CD的比例等于OA与OD的比例也等于OB与OC的比例。为了计算方便，设计时将这个比例定为5:1，并将AE与OE的比例定为3:4。

而在实际测量中，车轮自身的圆形曲线和轮缘使得OA与OB不可能为一条直线。因此需要将OA与OB设计成曲线。以最不利情况即直径为1250mm的车轮作为设想测量对象，考虑到车轮尺寸偏大的因素，将设想的车轮直径放大到1260mm。将车轮的竖直与横向方向投影到同一平面(见图21)，找出OA与OB曲线需要避开的障碍(即图21中的阴影部分)。由于不同的车轮宽度造成轮缘的影响位置不同，因此在设定轮缘障碍区域时，设定车轮宽度为145mm到220mm。根据所设定的阴影区域，设计钳形量爪。本实施例6考虑到量爪的重量及加工，因此量爪需接近阴影区且尽量成圆弧形或线形。图21中有：车轮宽度220mm时轮缘位置A1、车轮宽度145mm时轮缘位置A2、阴影部A3、车轮横向投影A4、车轮竖向投影A5以及钳形量爪15。

钳形量爪的读数是利用检测量具的尺身与主游标。如图17、图18所示，在游标及量具竖直方向的水平泡下方设置两个绞点，钳形量爪的阻力臂上有对应孔，其中心点到绞点O的直线距离为绞点O到测点距离的1/5，且三点在一条直线上(即上述每个夹持杆的动力臂末端、交叉处的铰接点以及阻力臂的铰接点处于一条直线上)。而O点又在两个阻力臂中心点连接线的垂直中心线上。这样就保证了所测距离与读数距离的等比关系，且为5:1的关系。根据主游标与尺身的读数，通过计算即可得出车轮的直径。

本实用新型提供的量具的测量精度可达到0.02mm。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。