起重吊钩扭转变形检测装置和检测方法 【技术领域】
本发明涉及一种起重吊钩扭转变形检测装置，特别涉及现场在线快速定量检测装置。本发明还涉及一种起重吊钩扭转变形检测方法，属于特种设备检验检测领域。
背景技术
起重机械属于特种设备，为保证其安全运行，国家规定必须对起重机械进行定期检验。吊钩是起重机械主要部件，起连接起重机械和重物的作用，因此，吊钩的定期安全检查是保证起重机械安全使用的关键。在吊钩安全检查国家技术标准中明确规定，严禁吊钩钩身扭转变形超过10°。
目前，吊钩扭转变形检测常用两种方法，即目测和划线法。目测是检测人员通过肉眼观察，凭经验大概估计扭转角度，很难准确给出吊钩变形角度以及判断变形角度是否超过10°的标准。并且目测检测带有很大的偶然性与不准确性，重复性较差。划线法检测是将吊钩整个从起重机械上拆卸下来，放置在一个水平台上，用垂直划线尺和调整垫块水平找正吊钩钩身中心线(即理论中心线)，测量吊钩钩尖中心线与钩身中心线的交点，从钩尖中心点到吊钩钩身中心线做垂线，量出垂足到交点的距离，然后作图，计算出扭转角。这种方法虽然准确，但现场不易实现，需要水平台和一些专用量具，操作复杂，成本大，耗时多，并且需要停机，影响企业的正常生产。因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适合检测人员方便快速准确地检测吊钩变形的检测装置和检测方法。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种可以现场在线定量测量起重吊钩扭转变形的检测装置和检测方法，该装置操作简便，较目测法准确可靠，较划线法适用。
本发明基于以下原理：由于吊钩扭转是指吊钩实际中心线偏离理论中心线的程度，扭转变形量是以吊钩的理论中心线为检测基准的，因此，基准钩架按吊钩理论中心线形状设计。吊钩实际中心线则是通过滑动测量架测量两侧面轮廓中线偏离理论中心线位移，然后拟合得到。实际中心线与理论中心线比较，它们的夹角即为待测吊钩的扭转变形角。
一方面，本发明的起重吊钩扭转变形检测装置由夹具、基准钩架和滑动测量架组成，基准钩架上焊接有定位指针。通过夹具和定位指针将基准钩架夹紧和定位在待测吊钩1的钩柄部。滑动测量架与基准钩架滚动连接。
夹具夹持基准钩架的部分为正方形孔，夹具通过螺栓将基准钩架固定在待测吊钩上。
基准钩架的正方形固定端与夹具的正方形孔配合，通过螺栓固定在待测吊钩上，定位指针的针尖与待测吊钩相接触，与夹具及吊钩钩柄共同确定检测的基准。基准钩架上的蝶形滑槽支撑滑动测量架，并使其在滑槽内稳定地滑动。
滑动测量架由弓形架、圆筒连接件、滑尺、压紧弹簧、轴架和滚轮组成，滑尺一端穿过弓形架的支撑槽，另一端焊接在轴架上，压紧弹簧套在滑尺上，与轴架接触的一端焊接固定，另一端游动，滚轮的轴伸出端焊接在轴架上，压紧弹簧的弹力使滚轮紧贴待测吊钩外轮廓并滑动。
弓形架与基准钩架通过双列滚珠滚动连接，滚珠在由圆筒连接件上的凹槽与基准钩架上的蝶形滑槽所形成的滚道内滚动，滚珠通过螺钉安装在圆筒连接件内，圆筒连接件焊接在对称的弓形架中间。
虽然吊钩的实际大小不同，但结构和形状基本相同，因此，将基准钩架设计成与吊钩理论中心线具有相同的形状和曲率。基准钩架与待测吊钩钩柄连接部分的截面设计为正方形，使其对中性好，定位准确性高。基准钩架与滑动测量架连接部分的截面设计为蝶形，蝶形截面的对称凹槽与滑动测量架上的滚珠配合，实现测量架沿钩架灵活滑动进行测量。基准钩架安装准确性通过定位指针与夹具共同保证，不同尺寸的系列吊钩，基准钩架做成对应的系列尺寸。夹具一端夹紧基准钩架，此部分为方孔，对不同系列吊钩方孔大小一样。夹具另一端夹紧待测吊钩钩柄，此部分为圆孔，圆孔按检测吊钩的最大尺寸设计，测量不同尺寸吊钩时只需加调整垫片，而无需更换夹具。
对称结构的弓形架与基准钩架通过圆筒连接件滚动连接，起着支撑滑动测量架的作用。由压紧弹簧、轴架和滚轮组成压紧装置，压紧弹簧安装于轴架和弓形架之间，压紧弹簧通过压缩轴架压紧滚轮使其紧贴在吊钩轮廓面中心线上，滚轮在整个检测过程都处于压缩但可滑动状态中。由刻有读数的滑尺组成读数装置，滑尺一端与轴架固连，另一端穿过弓形架的支撑槽，随压紧弹簧变形而做伸缩滑动。弓形架两端部各装有一套结构和尺寸完全相同的压紧装置和读数装置，当待测吊钩有扭转变形时，两套压紧装置压紧弹簧会有不同的压缩或伸长，随压紧弹簧变形的滑尺读数也会相应的发生变化，输出吊钩变形偏移量。
另一方面，使用本发明的的起重吊钩扭转变形检测装置的检测方法包括以下步骤：
(1)通过夹具和定位指针将基准钩架夹紧和定位在待测吊钩的钩柄部；
(2)检测装置工作开始时，滑动测量架处于基准钩架的标定起始测量点处，此时调节压紧弹簧，使两侧滑尺的读数相等，以确定检测需要的理论中心线基准；
(3)移动滑动测量架依次从起始点至钩尖点，顺序记录经各测量点时两侧滑尺的读数；
(4)当有扭转时，压紧弹簧产生变形，一侧伸长，而另一侧被压缩，伸长和压缩变形量相等，但滚轮始终被压紧弹簧压紧在吊钩两侧而紧密接触吊钩外轮廓；与支撑滚轮的轴架固连的滑尺随之在弓形架的支撑槽内伸缩滑动；记录滑尺读数，通过描图拟合计算出实际中心线，与理论值比较得出吊钩扭转变形角。
为提高准确性，可以重复多次测量取读数地平均值，一般重复测量2-3次。
由于待测吊钩轮廓面关于其中心面对称，当出现扭转时中心面或轮廓面中心线也会随之扭转，因此，当检测装置在吊钩轮廓中心线上滑动，测量点所形成的曲线，即代表实际轮廓面中心线。
当吊钩没有发生扭转变形时，两侧压紧弹簧的弹力大小相等，方向相反，两侧滑尺的读数相同；当吊钩发生扭转变形时，一侧压紧弹簧压缩而另一侧伸长，导致两侧滑尺产生不同的位移，指示出扭转变形产生的偏移量，记录该偏移量，通过相关计算得出吊钩扭转变形角。
本发明具有以下优点：
1、可以定量检测，解决了目测法测量不能定量、需要检测经验的问题；
2、能够快速在线检测，解决了划线法需要停机，并拆卸吊钩的问题；
3、操作方便，结构简单，制造容易。
整个测量过程约需3～5分钟，无需额外停机，在线定量检测。该装置结构简单，加工制作成本低廉，检测操作方便快速，测量结果准确客观。
本发明装置在现场使用时，直接将基准钩架夹紧和定位在待测吊钩钩柄部，操作滑动测量架沿基准钩架滑动，记录读数装置滑尺在吊钩侧面轮廓中心线的读数，然后拟合出实际中心线，即可计算出吊钩扭转变形角。
【附图说明】
图1是起重吊钩扭转变形检测装置安装示意图。
图2是起重吊钩扭转变形检测装置结构示意图。
图3是夹具结构示意图。
图4是基准钩架组成及结构示意图。
图5是滑动测量架结构示意图。
图6是基准钩架与滑动测量架连接结构示意图。
图7是测量点示意图。
图8是扭转变形角计算示意图
附图标记说明如下：
1.待测吊钩
2.起重吊钩扭转变形检测装置
3.夹具
4.基准钩架
5.滑动测量架
6.螺栓
7.方形固定端
8.定位指针
9.蝶形滑槽
10.弓形架
11.滑尺
12.压紧弹簧
13.轴架
14.滚轮
15.滚珠
16.螺钉
17.圆筒连接件
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明的起重吊钩扭转变形检测装置和检测方法做更详细地说明。
图1是待测吊钩1与起重吊钩扭转变形检测装置2(以下简称检测装置)的安装位置示意图。
参见图2，检测装置2由夹具3、基准钩架4和滑动测量架5组成，基准钩架4上焊接有定位指针8，通过夹具3和定位指针8将基准钩架4夹紧和定位在待测吊钩1的钩柄部，以确定检测需要的理论中心线基准。滑动测量架5与基准钩架4滚动连接。
参见图3，夹具3夹持基准钩架4的部分为正方形孔，夹具3通过螺栓6将基准钩架4固定在待测吊钩1上。
参见图4，基准钩架4的正方形固定端7与夹具3的正方形孔配合，通过螺栓6固定在待测吊钩1上。定位指针8焊接在基准钩架4上，其针尖与待测吊钩1相接触，与夹具3及吊钩钩柄共同确定检测的基准。基准钩架4上的蝶形滑槽9支撑滑动测量架5，并使其在滑槽内稳定地滑动。
参见图5，滑动测量架5由弓形架10、圆筒连接件17、滑尺11、压紧弹簧12、轴架13和滚轮14组成，滑尺11一端穿过弓形架10的支撑槽，另一端焊接在轴架13上。压紧弹簧12套在滑尺11上，与轴架13接触的一端焊接固定，另一端游动。滚轮14的轴伸出端焊接在轴架13上，压紧弹簧12的弹力使滚轮14紧贴待测吊钩1外轮廓并滑动。当有扭转时，压紧弹簧12产生变形，滑尺11随之在弓形架10的支撑槽内伸缩滑动。
参见图6，弓形架10与基准钩架4通过双列滚珠15滚动连接，滚珠15在由圆筒连接件17上的凹槽与基准钩架4上的蝶形滑槽9所形成的滚道内滚动。滚珠15通过螺钉16安装在圆筒连接件17内，圆筒连接件17焊接在对称的弓形架10中间。当滚珠15磨损严重时，拧下螺钉16即可更换滚珠。
用本发明的装置进行检测的方法如下：通过夹具和定位指针将基准钩架夹紧和定位在待测吊钩钩柄部，检测装置工作开始时，滑动测量架处于基准钩架的标定起始测量点，此时调节压紧弹簧，使两侧滑尺的读数相等。测量时，移动滑动测量架依次从起始点至钩尖点，顺序记录经各测量点时两侧滑尺的读数，为提高准确性，可以重复多次测量取读数的平均值。由于待测吊钩轮廓面关于其中心面对称，当出现扭转时中心面或轮廓面中心线也会随之扭转，因此，当检测装置在吊钩轮廓中心线上滑动，测量点所形成的曲线，即代表实际轮廓面中心线。当吊钩没有发生扭转变形时，两侧压紧弹簧的弹力大小相等，方向相反，使得两侧滑尺的读数相同；当吊钩发生扭转变形时，一侧压紧弹簧压缩而另一侧伸长，导致两侧滑尺产生不同的位移，指示出扭转变形产生的偏移量，记录偏移量，通过相关计算得出吊钩扭转变形角。
参见图7，标示出检测装置在基准钩架4上的重要标定测量点，它们主要集中垂直断面处B、C，钩尖段E、F，及不同半径圆弧交汇处A、D等。
参见图8，滑动测量架5依次移动从起始点A至钩尖点F，顺序记录经各测量点滑尺11的读数，为提高准确性，可以重复多次测量取读数的平均值。将基准钩架4上的标定测量点投影到水平面上，拟合得到一条直线，如图中直线A-B-C-D-F，代表理论中心线。将测量得到的吊钩两轮廓面中心线测量值，利用算术平均方法得到吊钩实际中心线测量值，拟合这些测量值得到吊钩实际中心线，如图中曲线A′-B′-C′-D′-F′，此实际中心线与理论中心线的夹角α即为吊钩扭转变形角。这个过程可以通过坐标纸描图或者计算机编程方法完成。
尽管业已结合附图和具体实例对本发明的起重吊钩扭转变形检测装置和检测方法进行了说明，本领域技术人员可以理解的是，所公开的具体方案是说明性的，而不是限定性的，在不违背本发明所披露的原理和构思的前提下，可以对上述方案进行各种改变和变形，这样的改变都属于权利要求书中限定的本发明要求保护的范围。