摘要:随着主题公园的快速发展,游乐设备的安装工程也越来越多。游乐设备是一种具有动荷载以及交变荷载的特种设备,所以过大的安装误差会严重影响到游乐设备的使用安全和使用寿命。安装精度是游乐设备的重要的技术指标之一,导环轮圆心坐标、外径和标高精度应控制在±3mm以内,本文对特种钢制的导轮环的安装控制进行论述。
关键词:圆环精密安装;MATLAB;精度要求
在工业生产和安装过程中,需要对构件或者整体的尺寸和相对空间位置关系进行精密测量,以判断其是否达到精度要求。游乐设备是一种特种设备,其参照更接近机械工程安装标准GB8408—2008《游乐设施安全规范》,较钢结构安装工程标准GB50755—2012《钢结构工程施工规范》更高。因为此项目属于中美合作项目,还要遵守美标以及企业标准,误差标准只有±2mm[1-3]。该工程背景:一个游客上船区,通过一个转盘转动,游客在游船和转盘相对静止的这段时间里,进入到游船中。此分项工程的内容是安装转盘下面的圆环形导轨预埋件,此预埋件安装的精度要求高于国标,只有±2mm,此外,圆环的安装并没有一个固定的连接点,只有理论的圆心,如何将这个圆环的理论圆心与整个转盘的圆心重合,是本工程的难点。
1基于MATLAB的高精度安装
在实际操作过程中,环形预埋件可以采集的坐标点在轨道的边缘,但是圆心点位置很难采集,而且圆也不可能是完全标准的圆,所以需要通过轨道边缘的坐标拟合出圆心点的坐标,拟合的工具用MATLAB[4-5],是一个功能非常强大的数学软件。当拟合圆心坐标和理论圆心坐标非常接近时(误差2mm),可以认为圆环安装到位后将圆环焊接在下面的支撑方钢上,最后将带预埋件的圆环和钢筋混凝土浇筑在一起。首先,将带有吸铁石的托架紧贴在导轮环侧壁(图1),将全站仪[6-7]棱镜杆立于导轮环边缘和托架之间的凹槽内(恰好是导轮环边缘位置),随机选出12个点,并测出12个点的坐标(图2),将12个点的坐标输入MATLAB的圆拟合程序,拟合出圆心坐标,再与理论圆心坐标值做对比。理论圆心坐标X=-10016.9887,Y=18321.8034。circfit为圆拟合的函数,yuannihe为circfit的验证程序,有:拟合圆心坐标为X=-10016.9875,Y=18321.8057,R=3.7987(图3),ΔX=-0.0012,ΔY=-0.0033,ΔR=0.0013,ΔS=ΔX2+ΔY2=0.00259,圆心坐标误差2.6mm,导轮环半径误差1.3mm。
2导轮环高精度安装工艺
2.1工艺流程。导轮环吊装→导轮环组装→检查外径和标高→导轮环和方钢管焊接→导轮环二次浇灌混凝土→角钢移除→导轮环内浇灌无收缩水泥浆。
2.2安装。1)导轮环(图4)吊装。用螺栓将1/4导环两端安装孔连接,使得1/4圆环水平起吊,水平安放,并按编号对接。2)导轮环组装。连接4个1/4圆环,手动拧紧螺栓,请勿焊接。3)检查外径和标高。导轮环安装完成后,使用全站仪和水准仪测量外径的坐标和标高,在导轮环上标记16个点,并在用垫片在导轮环和方钢管之间进行调整,外径和标高误差±2mm。4)导轮环和方钢管焊接(图5)。待调整好之后,焊接导轮环到方钢管上。5)导轮环二次浇灌混凝土。导轮环内浇筑混凝土至完成面30mm左右。6)角钢移除。移除导轮环上部角钢(图6)并切7)导轮环内浇灌无收缩水泥浆。导轮环内浇灌无收缩水泥浆至完成面。
3结语
1)高精度安装工程的在全过程中,任何一点疏忽都会功亏一篑,在安装前,需要进行误差分析,从生产到安装误差保持在一个数量级上甚至接近是高精度安装工程成败的关键。2)要擅长于用数学工具解决实际的问题,通过比较MATLAB拟合圆心和理论圆心,拟合直径和理论直径,很好的控制了安装的精度。
作者:王强 陆超 曾昭波 于海洋 王建中 单位:中国京冶工程技术有限公司