CN100487391C - 大型悬臂梁结构称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型悬臂梁结构称重方法，包括如下步骤：根据组成悬臂梁的各个部件的重量、重心预估出悬臂梁整体结构的重心；通过有限元的方法，确定称重点；在各个称重点处设置大负荷液压油顶和压力传感器；当油顶顶起悬臂梁时，通过压力传感器的终端读数设备获得各个称重点负荷；利用得到的各个称重点负荷计算大型悬臂梁重心和重量。本发明通过采用有限元分析方法，确定合适的称重点，布置不同规格的油顶，从而使得大型悬臂梁处于静定状态下称重，在稳定状态下读数，最终保证了称重的精确度。

Description

大型悬臂梁结构称重方法

技术领域

本发明涉及一种大型构件的称重方法，更具体地说，涉及一种大型悬臂梁的称重方法。

背景技术

目前，国内建造的最大的悬臂梁结构，重量达到2600吨左右，按照设计要求，在悬臂梁结构整体完工以后，需要进行称重，取得悬臂梁完工后的准确重量，这既是平台重量控制的要求，也是倾斜试验的要求，称重的精确度，将对平台的性能产生影响，为此，需要一种有效方法，在保证称重精确度的同时，对结构不造成损坏，且有利于施工操作。对于大型悬臂梁结构，由于重量过重，支撑点多达20个，使得悬臂梁在油顶顶起时成为一个静不定结构。较以往静定结构的称重，其难点在于，油顶的同步性较差，同时存在称重点的负荷均衡性较差，对传感器准确度存在非常大的影响从而带来其他相关问题，这些问题使得称重难度大大增加，尤其大吨位物体的称重困难极大。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种大型悬臂梁结构的称重方法，其目的在于，解决大型静不定结构的悬臂梁称重困难的问题。

为了解决上述问题，本发明实现了一种大型悬臂梁结构称重方法，包括如下步骤：1、根据组成悬臂梁的各个部件的重量、重心预估出悬臂梁整体结构的重心；2、根据预估的重心，通过有限元的方法，确定称重点，使得每个称重点的读数能够基本相同；3、在各个称重点处设置大负荷液压油顶和压力传感器；4、当油顶顶起悬臂梁时，通过压力传感器的终端读数设备获得各个称重点负荷；5、利用得到的各个称重点负荷计算大型悬臂梁重心和重量。

在上述大型悬臂梁结构称重方法中，第3步中，液压油顶和压力传感器的设置方式为，压力传感器放置于甲板之上，在压力传感器上面放置油顶，油顶的顶部支撑于悬臂梁下面板。此外，在第5步，计算重心、重量的公式为：

$W=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i,$ $X=\frac{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{X}_i}{W},$ $Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{Y}_i}{W},$

其中，i表示第i点处的油顶，n表示支撑点数量，W表示悬臂梁重量，Wi表示支撑点i的负荷量，Xi、Yi表示i点的坐标，X、Y表示重心坐标。

本发明大型悬臂梁结构称重方法通过有限元计算分析，确定合适的称重点，布置不同规格(不同承载能力)的油顶(千斤顶)，从而使得大型悬臂梁处于相对静定状态下称重，因此能够在稳定状态下读数，最终保证了称重精确度。

附图说明

图1是本发明大型悬臂梁结构称重方法称重点布置示意图；

图2是在本发明大型悬臂梁结构称重方法中设备布置方式的原理示意图。

具体实施方式

参考图1，其中标号7表示船体重心线，标号8表示悬臂梁下面板，标号9表示尾封板。“FR”以及后面的数字标明油顶的位置编号。

本发明大型悬臂梁结构称重方法，包括如下步骤：

一、根据组成悬臂梁的各个部件的重量、重心预估出悬臂梁整体结构的重心。

其过程为，在悬臂梁组立装配之前需要有所记录各个部件的重量，而预估悬臂梁整体结构重心的方法，其计算公式如下，

$W=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i,$ $X=\frac{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{X}_i}{W},$ $Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{Y}_i}{W},$

i表示第i个部件，n表示部件数量，W表示悬臂梁重量，Wi表示第i个部件的重量，Xi、Yi表示第i个部件重心的坐标，X、Y表示悬臂梁重心坐标。

跟据上述公式，建立坐标系，获得各个部件的重心坐标Xi、Yi，并根据已知的Wi计算W，从而计算出重心坐标X、Y。此时预估悬臂梁整体的重心工作完成。

二、通过有限元的方法，确定称重点。

通常，利用现有的有限元分析软件，如美国ansys公司的ansys软件，版本号6.0，也可使用其他相关有限元分析软件。通过输入预估重心的参数信息，如重量、重心坐标，同时输入大型悬臂梁结构的其他信息，如各部件结构的形状参数、尺寸参数等，依靠位置关系、尺寸关系、受力关系、重量分布关系建立数学模型，并最终通过有限元分析软件的计算确定称重点。对于这些称重点来说，要求在称重时尽可能保证各点读数基本相同，即，在各个称重点设置油顶时，油顶的承重情况基本相同，其作用在于保证油顶顶起悬臂梁后，能够稳定的读出数据，而不会出现由于悬臂梁处于不定状态而无法获得静态数据的现象。尽可能保证各点读数基本相同的另外一个重要作用在于，传感器额定负荷为一标准值，精度要求为5‰，如果负荷超出标准，则会损坏传感器，无法读数，如果负荷过小，低于标准负荷的40％，则精度下降，读数不准确。一般情况下，负荷为传感器的额定负荷的80％-90％即认为基本相同。

此外，为确保悬臂梁结构的安全性，在称重点确定以后，需要对称重点的结构强度以及承载称重点的甲板结构强度进行校核，当某一称重点其结构强度较差时，通常还需对该称重点设置加强结构，如设置加强板、加强筋等，以避免在称重时油顶的推力破坏悬臂梁结构。

三、在各个称重点处设置大负荷液压油顶和压力传感器。

设置方式为，压力传感器4放置于甲板5之上，在压力传感器4上面放置油顶3，油顶3的顶部支撑于悬臂梁下面板2。此外，在甲板5和压力传感器4之间需要设置垫板1，或者垫板直接设置于压力传感器4的底部。

四、称重操作

使油顶同步顶起悬臂梁。当悬臂梁被油顶顶起时，通过压力传感器的终端读数设备获得各个称重点负荷，并作以记录。

五、利用得到的各个称重点负荷计算大型悬臂梁重心和重量。

计算公式为：

$W=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i,$ $X=\frac{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{X}_i}{W},$ $Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{Y}_i}{W},$

其中，i表示第i点处的油顶，n表示支撑点数量，W表示悬臂梁重量，Wi表示支撑点i的负荷量(即通过压力传感器的终端设备的读数)，Xi、Yi表示i点的坐标，X、Y表示重心坐标。

跟据上述公式，首先，建立坐标系，获得各个称重点的重心坐标Xi、Yi，并根据测得的Wi计算W，从而计算出重心坐标X、Y。

本发明是通过有限元计算分析，确定合适的称重点，尽可能使每个称重点负荷均匀，然后在称重点处放置大负荷液压油顶和压力传感器，当油顶顶起悬臂梁结构时，作用到油顶上的压力便传递给相同位置的压力传感器，通过压力传感器的终端读数设备，得到每个称重点的负荷情况，进而精确地得到整个悬臂梁结构的重量和重心。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种大型悬臂梁结构称重方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据组成悬臂梁的各个部件的重量、重心预估出悬臂梁整体结构的重心；

S2、根据预估的重心，通过有限元的方法，确定称重点，以便保证每一所述称重点的读数基本相同；

S3、在各个称重点处设置大负荷液压油顶(3)和压力传感器(4)；

S4、所述油顶(3)同步顶起悬臂梁，此时，通过所述压力传感器(4)的终端读数设备获得各个称重点的负荷；

S5、利用得到的各个称重点负荷计算大型悬臂梁重心和重量。

2、根据权利要求1所述的大型悬臂梁结构称重方法，其特征在于，在步骤S3中，所述液压油顶(3)和压力传感器(4)的设置方式为，所述压力传感器(4)放置于甲板之上，在所述压力传感器(4)上面放置油顶(3)，所述油顶(3)的顶部支撑于悬臂梁下面板。

3、根据权利要求1或2所述的大型悬臂梁结构称重方法，在步骤S5中，计算重心、重量的公式为：

$W=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i,$ $X=\frac{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{X}_i}{W},$ $Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{Y}_i}{W},$

其中，i表示第i点处的油顶，n表示支撑点数量，W表示悬臂梁重量，Wi表示支撑点i的负荷量，Xi、Yi表示i点的坐标，X、Y表示重心坐标。

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