激光测距仪测量铁路罐车容积的辅助工装设计
激光测距仪测量铁路罐车容积的辅助工装设计
作者:于珊
铁路罐车既是铁路运输工具,同时也是工作计量器具,要定期进行铁路罐车容积计量检定。按JJG140-2008《铁路罐车容积》,内测法是铁路罐车容积计量几何测量法中的一种,新造罐车和特殊介质罐车需要进行内测。目前,采用内测法测量铁路罐车容积使用的测量工具是套管尺和钢卷尺,测量较为不便,而现有测量仪器当中,激光测距仪使用方便,测量误差小,不受罐体附件影响,适于在封闭的环境内测量。为此设计用于内测法下采用激光测距仪测量铁路罐车容积的辅助工装,以实现方便、准确的测量罐体相关参数。
1、内测法的要求
采用内测法测量铁路罐车容积,在测量过程中首先是对铁路罐车测量截面进行定位,然后进行测量。在测量圆柱体铁路罐车内直径时,在罐体封头与筒体对接焊缝中心L/8和3L/8处,用套管尺沿筒体轴向反复移动到最小值和横截面方向反复移动打哦最大值读数。在测量椎体铁路罐车内直径时,在距封头与筒体对接焊缝中心100mm(沿筒体斜底面)的I、IV测量截面和距筒体中间焊缝中心350mm(沿筒体斜底面)II、III测量截面处,分别用套管尺沿筒体轴向反复移动到最小值和沿横截面方向反复移动到最大值时读数。
使用套管尺和钢卷尺进行铁路罐车容积检定时存在以下的不足,一方面因为采用人工操作难免产生误差,而套管尺两端测头与罐体摩擦,会产生磨损,使误差加大;另一方面,在圆柱体罐车3/8处测量竖直径时上方与呼吸阀接近,在椎体铁路罐车II、III处测量竖直径时上方与人孔接近,这2个位置在测量时会干扰套管尺动作,即不方便测量也会产生误差。
2、使用激光测距仪测量罐体参数存在的问题
可以利用激光测距仪使用方便、测量误差小、不受罐体附件影响以及适于在封闭的环境内测量的优点来完成内测法下铁路罐车检定的测量任务。使用激光测距仪测量罐体内部数据时,能够克服使用套管尺测量竖直径时存在的问题,但同时也存在以下2个难题。
(1)在测扯竖直径时,把激光测距仪直接放在圆柱体铁路罐车罐体底部的点位上时,上部的点位没办法进行定位,测量的数据也就不准确;而测距仪放在锥体铁路罐车罐体底部的点位上时, 一 方面上部点位无法确定,另 一 方面由于罐体底部是椎形,激光有反射角度,测距仪无法接收到反射激光束,无法测量数据。
(2)在测量横直径时,由千测量点位要有一定的高度,检定员无法触及测扯点位。
3、辅助工装设计
解决上述2个难点,也就解决了使用激光测距仪进行测量罐体内部数据的难点,为此设计了辅助工装,用以安装和固定激光测距仪。此工装的工作原理是在罐车测掀点位上定位该工装后,通过调整工装高度与角度使激光测距仪激光束能与罐体轴线重合(平行)或垂直,从而测量罐体数据。辅助工装利用相机三角架和套管尺的原理进行设计,由底座、支管和激光测距仪托架3个部分构成。
3.1底座
底座是用来固定测量工装的,使其能摆放在罐体底部稳定不摇晃。底座中心部位开口,与中部支管相连后,用作激光测距仪激光束路径通道。辅助支点是用来测量锥体铁路罐车数据时补偿锥体斜度,使激光测距仪测内总长时激光束能与罐体轴线重合。使用时,将辅助支点放在锥体直径较大 一 侧,然后旋转支点螺栓抬升这 一 侧高度至激光束与罐体轴线重合为止。
3.2支管
支管与套管尺相似(中空圆管),中部有伸缩活结和 90 0 旋转活结。伸缩活结可伸缩与固定,伸缩行程200 mm(可带有刻度),用于调整锥体铁路罐车与圆筒罐车最大、最小直径范围。 90 ° 旋转活结用千测量罐体横直径。
3.3激光测距仪托架
激光测距仪托架上有托架座、旋转轴、托架和激光路径孔,可安装2个底部对接的激光测距仪。同时,激光测距仪托架可以旋转 90。 与罐体轴线方向垂直,用于测量罐体内竖直径。激光束通过激光路径孔发射与接收。安装上激光测距仪的激光测距仪托架。
4、测量方法
4.1确定测量截面
(1)测量圆筒罐车时,在罐体距封头和筒体对接焊缝中心 l_ L 和立 L 处确定 4个截面。测扯锥体铁路罐车时,在距封头与筒体对接焊缝中心100 mm(沿筒体斜底面)的I、IV处和距筒体中间焊缝中心350 mm(沿筒体斜底面) II、 III处确定4个测扯截面。
(2)确定封头中心。取封头和筒体对接圆周上的对称2点,以该2点为圆心,超过封头半径的长度为半径画圆孤,2段圆孤交点的中心即封头中心。
4.2测量步骤
(1)将辅助工装放在测批截面最底部,测扯锥体铁路罐车时要旋转底座上的辅助支点。调整支架高度,使激光测距仪激光束高度与封头中心线重合(2个激光测距仪激光束照射到封头中心使其与罐体轴线重合),分别使用2个测距仪进行测量,数据相加即为罐车内总长。
(2)转动支架上的旋转活结,使激光测距仪与测拭截面平行,分别使用2个测距仪进行测鼠,数据相加即为罐车内横直径。
(3)旋转托架上的旋转机构,使激光测距仪竖立,分别使用2个测距仪进行测橇,数据相加即为罐车内竖直径。根据三角架原理及在装置制作时保证的支管、底座和托架垂直状态,所以无论如何旋转,激光束始终保持与罐体轴线重合及垂直,因此可测得罐体内竖直径。
4.3 注意事项
圆筒罐体的罐车4个测量截面的高度相同,支架的高度不用调整。锥体铁路罐车的2端截面与中间截面高度不一 至,在中间测量完毕后测量两侧时,需重新调整支架高度,使激光测距仪高度与封头中心线重合(激光点照射到封头中心)。测址锥体铁路罐车时,由于罐体底部有一定锥度,如果向下激光测距仪接收不到返回信号,可以在测量点位上安放1个与锥体锥度一样的反光板。
工装在制作时,要保证底座、支管和托架3个部件的垂直要求,即在安装激光测距仪后激光束能垂直通过激光通道。
5、 结语
激光测距仪测量铁路罐车容积的辅助工装使用的关键是要让激光测距仪激光束与罐体轴线重合,以保证测掀横、竖直径时数据的准确。采用激光测距仪测量铁路罐车容积的辅助丁装,可以有效利用激光测距仪测量数据准确的特点,减少由于人工操作和套管尺磨损带来的误差,提高罐车检定数据的准确性。
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