三维机械光学式超大尺寸的在线测量

　　前言

　　“400t浮吊”系国家三峡重点建设工程亟须装备的船浮式起重设备,是为起运水电枢纽中350t变压器而专门设计建造的。我厂在承建过程中,遇 到重大的测量技术难题,使建造生产陷入停顿。问题集中在“浮吊”的巨大起吊机械与船体接合部上。它是由一超大尺寸的三行星内齿轮付及一系列回转支承部件配 合安装而总成。因此,形成了大量现场加工测量、定位安装监控、形位尺寸校准等在线测量技术。为确保三峡工期要求,厂指令迅速解决。

　　一、立项

　　1.立项主体

　　“400t浮吊”整体负重起吊旋转的关键结构,可分为船体和起重机械两大部分(见图1)。船体部分包括:船体中央枢轴7、三星内齿圈节圆上的 244个针销齿9、船体支承圆台12及下双排导轨5等组成的下装配接合部。起重机械部分包括:起吊支承转台2及与之作刚性连接的旋转中心轴8、3个行星驱 动齿轮10、8组转台滚轴4、上双排导轨3等组成的上装配接合部。图1中1为起吊机械;6为吊臂绞座;11为船甲板。

　　2.立项分析

　　根据“浮吊”设计要求,分析归纳出以下3个测量难点:

　　(1)设计要求以船体中央枢轴的中心为基准,在船体支承圆台面上,精确地测量标注出三星内圆弧摆线齿轮的节圆,尺寸为14715.97h9。并以其为基准,再精确测量标注出下双排导轨的回转定位圆,尺寸为15715.97。两圆的同轴度要求小于0.08mm,圆跳动均要求小于0.5mm。否则,施工总成后,将导致内三星齿轮付和滚轮与导轨的卡滞,造成“浮吊”整体旋转功能的丧失。

　　(2)设计要求起吊机械上的3个行星驱动齿轮与船体支承圆台上的244个内针销齿同时啮合,提出销齿在节圆上的244个分度弧为 189.4737±0.55,换算成分度角误差为±15″。否则施工总成后,将因任意的一个行星驱动轮齿与任意一销齿卡滞,造成“浮吊”旋转驱动功能的丧 失。

　　(3)设计要求“浮吊”接合部中的一系列回转支承部件,如船体中央枢轴、起吊支承圆台、244个内销齿等,施工总成后的几何形位要素,均要在水 平垂直的空间上。其水平垂直的相对误差为2mm/m;平面度的相对误差为1mm/m。否则,总成后的“浮吊”,在水流中负载起吊时,稳定性差,甚至会因重 心偏移量过大而倾覆。

　　3.确立项目

　　目前,由于国内、外无现成的超大尺寸空间综合测量装置满足上述检测难点的需要,故立项研制超大三维测量校准的装置和方法。

　　(1)研制三维机械光学式超大尺寸的测量装置。以期实现在船体支承圆台上的精确空间测量、标注内行星齿圈节圆和下双排导轨定位圆、各种加工安装中回转配合件的跟踪检控。