ЛАЗЕРНЫЙ УРОВЕНЬ ПТУХИНА

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и предназначена для контроля положения ходовых колес мостовых и козловых кранов при изготовлении и находящихся в эксплуатации.
При эксплуатации мостовых и козловых кранов существует проблема износа их колес и рельсов крановых путей. Согласно ГОСТа 3569-74 срок службы крановых колес составляет от 2 до 9 лет. Однако, на практике он гораздо меньше. Основной причиной повышенного износа крановых колес и рельсов крановых путей является недостаточная точность установки, перекос ходовых колес. В процессе эксплуатации крана или после ремонта его металлоконструкций происходит изменение геометрического положения ходовых колес, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. При этом величины углов развала и схождения могут выходить за пределы допусков, регламентируемых действующими стандартами.
Известно устройство для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортных средств (патент RU 2083468 C1 B66C 9/16, опубл. 10.07.1997), содержащее источник излучения, преимущественно лазер, ось луча которого направлена параллельно оси рельса, и приспособление для измерения угла перекоса ходовых колес. Приспособление для измерения угла перекоса ходовых колес в горизонтальной плоскости выполнено в виде оптической кулисы двойного изображения, способной вращаться в горизонтальной плоскости вокруг оси, перпендикулярной оси колеса. Приспособление для измерения угла перекоса ходовых колес снабжено устройством угловой микрометрической подачи и линейной микрометрической подачи, а также датчиком угловых перемещений и датчиком линейной подачи, которые электрически соединены с блоком индикации. По оси вращения оптической кулисы установлена съемная уголковая призма, грань которой снабжена экраном с маркой, расположенной в фокусе оптического микрометра. Оптический компонент расположен на оси лазерного излучения и оптически связан с лазерным излучателем, содержит аксикон и две отрицательные линзы, фокус ближней из которых совмещен с фокусом аксикона. Недостатками указанного устройства являются:
- сложность конструкции;
- перед проведением измерений требуется настройка устройства на колесе, что также снижает точность измерений;
- вероятна погрешность измерений в связи с креном колеса в вертикальной плоскости, поскольку луч устройства проводится на уровне оси вращения колеса.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства (патент RU 35328 U1 B66C 9/16, опубл. 10.01.2004). Устройство содержит измерительный экран, снабженный прямоугольной системой координат. Измерительный экран посредством магнитного кронштейна устанавливают на одном из пары колес, расположенных на одном рельсе, перпендикулярно его торцевой поверхности. Устройство также содержит источник базового луча, установленный с возможностью пересечения его оптической оси с началом упомянутой системы координат. Источник базового луча посредством другого магнитного кронштейна закреплен на втором контролируемом колесе параллельно его торцевой поверхности. Источник базового луча сконструирован на базе серийно выпускаемого нивелира Н-10 кл и приставки лазерной ПЛ-1.
Однако данное устройство имеет следующие недостатки:
1. Крепление магнитным кронштейном источника базового луча непосредственно на колесе требует тщательной очистки от частиц пыли, притягиваемых магнитом, что приводит к погрешности измерений, следовательно, будет низкая точность измерений.
2. Источник базового луча сконструирован на базе нивелира Н10 кл. Это означает, что параллельность луча торцевой поверхности колеса регулируется устройствами регулировки (винтами), являющимися составляющими конструкции нивелира, т.е. вручную, что усложняет настройку параллельности и обусловливает ошибки измерений.
3. Применение данного устройства возможно только на кранах с открытой поверхностью колеса. Устройство невозможно закрепить на колесе, наружная (видимая) поверхность которого почти полностью закрыта, а доступна лишь небольшая часть колеса, расположенная непосредственно над рельсом (практически все конструкции импортного производства).
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства, обеспечивающих повышение точности измерения отклонений колес в горизонтальной плоскости, а также расширение возможности его использования, например, на кранах с закрытой поверхностью колеса.
Для решения поставленной задачи, в лазерном уровне для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства, содержащем основание, лазерный модуль, включающий лазерный источник и ампулу горизонтального уровня, согласно изобретению, основание выполнено из немагнитного металла из жесткой тонкой пластины с высокой степенью обработки базовой кромки, а закрепленный на основании лазерный модуль содержит лафет, установленный с возможностью поворота относительно основания, при этом на лафете установлен кронштейн, обеспечивающий предварительную регулировку лазерного луча, и винт точной регулировки, установленный между основанием и кронштейном на расстоянии, обеспечивающем возможность поворота лафета, и имеющий две резьбовые поверхности с минимальной разностью шагов.
Параллельность луча относительно базовой кромки регулируют на специальном стенде с периодичностью - 6 месяцев.
Существенными отличительными признаками лазерного уровня для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства являются:
- выполнение основания лазерного уровня в виде достаточно жесткой тонкой пластины с узкой и высокой степенью обработки базовой кромки, благодаря которой появляется возможность установки лазерного уровня на торцевую поверхность колеса на уровне высоты головки рельса в горизонтальной плоскости, тем самым исключается погрешность от наклона колеса в вертикальной плоскости и обеспечивается свободный доступ к поверхности колеса для измерений;
- изготовление основания лазерного уровня из немагнитного металла исключает намагничивание частиц пыли и не требует частой очистки, повышает точность измерений;
- лазерный модуль, закрепленный на основании уровня, содержит лафет, выполненный с возможностью юстировки параллельности лазерного луча к базовой кромке основания, кронштейн с пазами для крепления винтами к лафету для предварительной регулировки направления лазерного луча и винт точной регулировки, установленный между основанием и кронштейном на расстоянии, с обеспечением возможность поворота лафета, что позволяет провести настройку лазерного уровня до начала его применения и сократить трудозатраты по сравнению с аналогами;
- выполнение винта с двумя резьбовыми поверхностями с минимальной разностью шагов позволяет повысить точность регулировки параллельности лазерного луча к базовой кромке основания и точность измерений.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 - лазерный уровень для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства (вид спереди); на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - лазерный модуль заявляемого устройства; на фиг.4 представлена схема измерений положений крановых колес в горизонтальной плоскости;
Лазерный уровень для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства содержит основание 1 и закрепленные на нем лазерный модуль 2 и ампула горизонтального уровня 3. Ампула горизонтального уровня 3 предназначена для горизонтирования уровня перед началом каждого измерения для исключения погрешности от наклона. Основание 1 лазерного уровня выполнено в виде достаточно жесткой тонкой пластины из немагнитного металла с узкой и высокой степенью обработки базовой (рабочей) кромкой 4. Размеры основания выбраны с возможностью обеспечения свободного доступа и установки уровня рабочей кромкой 4 к торцу обода кранового колеса на уровне головки рельса в горизонтальной плоскости. Лазерный модуль 2 содержит лафет 5, прикрепленный к основанию 1 крепежным соединением 6, при этом лафет установлен с возможностью качания относительно основания 1 для регулировки параллельности лазерного луча, лазерный источник 7, установлен между основанием 1 и лафетом 5, кронштейн 8, имеющий пазы для крепления винтами 9 к лафету 5 для предварительной регулировки направления лазерного луча, винт точной регулировки 10 установлен между основанием 1 и кронштейном 8 на расстоянии (порядка 100 мм) от оси поворота лафета 5 для обеспечения возможности поворота последнего; корпус 11 прикреплен к основанию 1 винтами 12. Луч лазерного источника 7 вынесен от рабочей кромки основания 1 на фиксированное расстояние (около 220 мм), достаточное для обхода расположенных вблизи ходового колеса металлоконструкций крана. Винт точной регулировки 10 имеет две резьбовые поверхности, шаг которых (0,7 мм и 0,8 мм) отличается на небольшую величину (0,1 мм) для того, чтобы при одном обороте винта 10 лафет 5 поворачивался на основании 1 на малый угол (0,1/100=0,001), обеспечивая, тем самым, достаточную (0,00005) точность регулировки параллельности лазерного луча относительно базовой кромки 4 основания 1 лазерного уровня.
Пример осуществления способа контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства.
До начала использования лазерного уровня производят его юстировку на специальном стенде. Ослабив крепление кронштейна 8 и лафета винтами 9, поворачивают лафет 5 и расположенный на нем лазерный источник 7, производя тем самым предварительную регулировку параллельности направления лазерного луча. Кронштейн 8 закрепляют винтами 9 на лафете 5. Винтом точной регулировки 10, постепенно поворачивают лафет 5 на малый угол до тех пор, пока не обеспечится достаточно точная параллельность лазерного луча относительно базовой кромки 4 основания 1 лазерного уровня.
Перед началом измерения отклонений колес лазерный уровень устанавливают базовой кромкой 4 основания 1 на торцевую поверхность обода колеса на уровне высоты головки рельса в горизонтальной плоскости. Горизонтальное положение уровня устанавливают с помощью ампулы горизонтального уровня 3. Включают лазерный источник 7 с помощью выключателя 13 и направляют лазерный луч параллельно торцевой поверхности обода колеса с погрешностью не более 0,05 мм/м, при этом лазерный луч вынесен от торца обода колеса на фиксированное расстояние, достаточное для обхода расположенных вблизи ходового колеса металлоконструкций крана.
Работает предлагаемый лазерный уровень следующим образом.
1
1
2
1
2
До начала измерений выбирают базовые точки измерений (в зависимости от базы крана). На фиг.4 база крана составляет 5 или более метров. Лазерный уровень устанавливают к торцевой поверхности колеса 14 на уровне головки рельса. Измерение отклонения луча производят относительно второго 15 (смежного) колеса. При расчетах учитывают следующие размеры: Н - калибр лазерного уровня (паспортное значение). Величина а - результат измерения схождения колеса (определяется с помощью измерения универсальной линейкой). Схождение всех четырех колес проверяется относительно главной оси X. Y - ось направления схождения колес. X и Х - оси, проходящие через середины каждого из двух колес, стоящих на одном рельсе. В1 - ширина обода колеса (паспортное значение). Производят измерение расстояния от базовой точки смежного колеса до луча и расстояний между колесами 14, 16 и 15. 17 по пролету (соответственно L и L). После проведения замеров лазерный уровень переустанавливают с колеса 14 на колесо 15, и измерение отклонения луча производят относительно колеса 14. Затем, аналогичные измерения выполняют с парой колес 16 и 17, находящихся на противоположном рельсе. Для того чтобы определить фактическое отклонение колес от проектных с помощью значений, полученных в результате измерений, определяют схождение колеса от главной оси X по формуле:
i
i
x
К=С+Δ, (1)
i
где: К - схождение колеса от главной оси X;
i
1
С - схождение колес от оси X;
x
L
1
Δ=0,5Δ - отклонение оси X от оси X (рекомендуемое значение).
1
Схождение первых двух смежных колес от оси X рассчитывают по формуле:
i
i
С=(а-Н)/В, (2)
i
где: а - измеренное значение схождения;
Н - калибр лазерного уровня (паспортное значение);
В - база крана.
1
Схождение второй пары смежных колес, расположенных на противоположном рельсе, от оси X рассчитывают по формуле:
i
i
L
С=(а-Н)/В-Δ, (3)
L
где: Δ - поправка на отклонение пролета, рассчитываемая по формуле:
L
2
1
Δ=(L-L)/B, (4)
1
где: L - величина пролета между одной парой колес, расположенных, на одной оси;
2
L - величина пролета между второй парой колес, расположенных на одной оси.
Наибольшая погрешность измерений перекоса колес при базе крана, равной или более 5 м (В≥5 м) составит 0,00015.
При недостаточной для точности измерений величине базы крана (В<5 м) измерение отклонения луча от номинального положения производят относительно базовых точек участка кранового пути требуемой длины (В=10÷20 м), отмеченных по пролету на равном расстоянии.
Таким образом, предлагаемый лазерный уровень Птухина позволяет с высокой степенью точности определить отклонение колес в горизонтальной плоскости, что значительно продляет срок их эксплуатации.
Предлагаемые технические решения соответствуют критерию «новизна», так как из уровня техники неизвестны технические решения с предложенной совокупностью признаков.
Предлагаемые технические решения соответствуют критерию «промышленная применимость» по причине его многократного использования, а также изготовлен опытный образец лазерного уровня, который прошел опытную проверку с заявленным техническим результатом.