CN107473108A - 一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置及其使用和预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置，置于塔吊塔身两个上、下标准节(1、2)的连接位置上，该装置包括与所述上标准节(1)固定连接的外部钢套筒(3)，与所述下标准节(2)固定连接的内部钢杆(4)，以及连接所述外部钢套筒(3)和所述内部钢杆(4)的应变式传感器(5)；所述内部钢杆(4)上段置于所述外部钢套筒(3)内部，且所述内部钢杆(4)顶端通过弹簧(6)与所述外部钢套筒(3)连接；本发明的优点在于，实时监测塔吊塔身上下两标准节的连接处间隙，不仅误差较小、分辨力高，能测出极微小的应变，而且价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用。

Description

一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置及其使用和预警方法
技术领域
本发明涉及一种安全监测装置，尤其是涉及一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置及其使用和预警方法。
背景技术
现有技术中塔吊是工地上的一种必不可少的起重设备，又名“塔式起重机”，以一节一节的接长(高)(简称“标准节”)，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。现有的塔吊塔身竖向连接螺栓主要采用两种监测方法，一是采用螺栓压力传感器进行监测，二是采用超声波测量螺栓预紧力方法，其主要存在以下缺点：
1、螺栓安全监控常采用螺栓压力传感器进行监测，该种监测方法监测仪器与螺栓共同受力，存在一定的风险，同时在塔吊使用过程中监测仪器损坏后不易更换等缺点。
2、采用超声波测量螺栓预紧力，利用主动超声导波定量化监测螺栓预紧力矩的方法，采用纤维压电复合材料元件作为激励和传感器，定向激励结构并采集波动响应，建立螺栓预紧力矩参考比对数据库，从而能够基于参考数据库在线监测螺栓预紧力矩，该种监测方法复杂，监测成本较高。
发明内容
本发明目的是：提供一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置及其使用和预警方法，通过测量塔身上下两个标准节间的间隙，反应竖向连接螺栓的紧固状态，监测塔吊塔身竖向连接螺栓件是否松动。
本发明的技术方案是：一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置，置于塔吊塔身两个上、下标准节的连接位置上，该装置包括与所述上标准节固定连接的外部钢套筒，与所述下标准节固定连接的内部钢杆，以及连接所述外部钢套筒和所述内部钢杆的应变式传感器；所述内部钢杆上段置于所述外部钢套筒内部，且所述内部钢杆顶端通过弹簧与所述外部钢套筒连接，此处弹簧处于拉伸状态。
作为优选的技术方案，该监测装置还包括分别设于所述上、下标准节上的上、下外伸法兰，在所述上、下外伸法兰上分别对应设有上下对称设置的上、下安装孔。
作为优选的技术方案，所述外部钢套筒外径小于所述上安装孔内径，且所述外部钢套筒的顶部设有固定螺母，所述固定螺母外径大于所述上安装孔。
作为优选的技术方案，所述内部钢杆外径小于所述下安装孔内径，且所述内部钢杆的下段设有外螺纹以及与所述外螺纹配合设置的活动螺母，同时所述活动螺母外径大于所述下安装孔。
作为优选的技术方案，在所述外部钢套筒上套装有活动抱箍，且所述应变式传感器的上端固定在所述活动抱箍上。
作为优选的技术方案，在所述内部钢杆上、延伸出外部钢套筒内的一端套装有固定抱箍，且所述应变式传感器的下端固定在所述固定抱箍上。
一种如上述塔吊塔身竖向连接安全监测装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤一:首先在上、下标准节上分别对应安装上、下外伸法兰；
步骤二:将外部钢套管与内部钢杆通过弹簧组成可单向活动装置，并将活动抱箍、固定抱箍分别对应套装于外部钢套筒、内部钢杆上；
步骤三：将外部钢套管、内部钢杆分别装入上、下安装孔内，其中位于外部钢套管顶部的固定螺母定位在上外伸法兰上表面，在内部钢杆下段的外螺纹向上旋转活动螺母并将位于内部钢杆下段的活动螺母定位在下外伸法兰下表面，同时使弹簧拉伸受力；
步骤四：将应变式传感器的下端固定在固定抱箍上，将应变式传感器的上端固定在活动抱箍上，同时根据应变式传感器的长度调节活动抱箍位置后，固定活动抱箍；
步骤五：最后通过应变式传感器实时测量活动抱箍和固定抱箍之间距离监测两个上、下标准节的连接情况。
作为优选的技术方案，步骤三中，所述上、下安装孔为U形孔或圆形孔；
当上、下安装孔为U形孔时，将外部钢套管、内部钢杆从侧向装入U形孔内；
当上、下安装孔为圆形孔时，将外部钢套管、内部钢杆从竖向装入圆形孔内。
作为优选的技术方案，该塔吊塔身竖向连接安全监测装置在上、下标准节连接位置的四个角上分别进行安装，监测两个上、下标准节四个角的连接情况。
一种如上述塔吊塔身竖向连接安全监测装置的预警方法，包括如下步骤：
步骤一:将应变式传感器所测应力δ与塔吊吊重G和吊距L的乘积相关联，并将关联数据存储作为数据库；
步骤二:当塔吊继续工作时，每次塔吊吊重为Gi，吊距为Li，对应的监测点应力为δi，此时调取数据库中[Gi×Li×0.99，Gi×Li×1.01]范围内对应的δ进行取算数平均数计算，得到并计算相应的方差S2；
步骤三:得到处理数据结果后，进行应力数据对比：
当时，塔吊处于正常工作状态；
当时，塔吊处于异常工作状态，向塔吊管理员发出塔吊异常信息，请求管理员查看竖向连接位置是否存在损坏。
本发明的优点是：
1.本发明采用应变式传感器实时监测塔吊塔身两上、下标准节的连接处间隙，不仅误差较小、分辨力高，能测出极微小的应变，而且价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用。
2.本发明通过弹簧伸长提供固定所需要的拉力，同时弹簧的存在又避免了与竖向连接螺栓共同受力，安全可靠，方便连接，损坏后也容易更换。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的U形孔结构示意图；
图3为本发明步骤三组装后的结构示意图；
图4为本发明步骤四组装后的结构示意图；
图5为本发明装配后的俯视图；
其中：1上标准节，2下标准节，3外部钢套筒，4内部钢杆，5应变式传感器，6弹簧，7上外伸法兰，8下外伸法兰，9固定螺母，10外螺纹，11活动螺母，12活动抱箍，13固定抱箍，14U形孔,15竖向连接螺栓。
具体实施方式
实施例：参照图1和2所示，一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置，置于塔吊塔身两个上、下标准节1、2的连接位置上，该装置包括与上标准节1固定连接的外部钢套筒3，与下标准节2固定连接的内部钢杆4，以及连接外部钢套筒3和内部钢杆4的应变式传感器5；其中内部钢杆4上段置于外部钢套筒3内部，且内部钢杆4顶端通过弹簧6与外部钢套筒3连接，此处弹簧6处于拉伸状态，采用应变式传感器5实时监测塔吊塔身上、下标准节1、2的连接处间隙，不仅误差较小、分辨力高，能测出极微小的应变，而且价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用，同时通过弹簧6伸长提供固定所需要的拉力，同时弹簧6的存在又避免了与竖向连接螺栓15共同受力，安全可靠，方便连接，损坏后也容易更换。
本发明的监测装置还包括分别设于上、下标准节1、2上的上、下外伸法兰7、8，在上、下外伸法兰7、8上分别对应设有上下对称设置的上、下安装孔；其中外部钢套筒3外径小于上安装孔内径，且外部钢套筒3的顶部设有固定螺母9，该固定螺母9外径大于上安装孔；内部钢杆4外径小于下安装孔内径，且内部钢杆4的下段设有外螺纹10以及与外螺纹10配合设置的活动螺母11，同时活动螺母11外径大于下安装孔。
本发明在外部钢套筒3上套装有活动抱箍12，且应变式传感器5的上端固定在活动抱箍12上，同时在内部钢杆4上、延伸出外部钢套筒3内的一端套装有固定抱箍13，且应变式传感器5的下端固定在固定抱箍13上，其中外部钢套筒3上的活动抱箍12用于调节与固定抱箍13之间的距离，以便于应变式传感器5安装于两个抱箍上。
该塔吊塔身竖向连接安全监测装置的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一:首先在上、下标准节1、2上分别对应安装上、下外伸法兰7、8；
步骤二:将外部钢套管3与内部钢杆4通过弹簧6组成可单向活动装置，并将活动抱箍12、固定抱箍13分别对应套装于外部钢套筒3、内部钢杆4上；
步骤三：参照图3所示，将外部钢套管3、内部钢杆4分别装入上、下安装孔内，其中位于外部钢套管3顶部的固定螺母9定位在上外伸法兰7上表面，在内部钢杆4下段的外螺纹10向上旋转活动螺母11并将位于内部钢杆4下段的活动螺母11定位在下外伸法兰8下表面，同时使弹簧6拉伸受力；
步骤四：参照图4所示，将应变式传感器5的下端固定在固定抱箍13上，将应变式传感器5的上端固定在活动抱箍12上，同时根据应变式传感器5的长度调节活动抱箍12位置后，固定活动抱箍12；
步骤五：最后通过应变式传感器5实时测量活动抱箍12和固定抱箍13之间距离监测两个上、下标准节1、2的连接情况。
本发明的步骤三中上、下安装孔为U形孔14或圆形孔；
当上、下安装孔均为U形孔14时，将外部钢套管3、内部钢杆4从侧向装入U形孔14内，此时活动螺母11可以不用和内部钢杆4事先分离；
当上、下安装孔均为圆形孔时，将外部钢套管3、内部钢杆4从竖向装入圆形孔内，要先将活动螺母11从内部钢杆4下段取下，再进行安装；
当然也可以上安装孔为U形孔，下安装孔为圆形孔，或者上安装孔为圆形孔，下安装孔为U形孔，这两种情况均是从竖向装入。
参照图5所示，该塔吊塔身竖向连接安全监测装置在上、下标准节1、2连接位置的四个角上分别进行安装，监测两个上、下标准节1、2四个角的连接情况。
本发明的塔吊塔身竖向连接安全监测装置还包括与应变式传感器5电连接的数据监测分析预警模块,该塔吊塔身竖向连接安全监测装置的预警方法，包括如下步骤：
步骤一:将应变式传感器5所测应力δ与塔吊吊重G和吊距L的乘积相关联，并将关联数据存储作为数据库；
步骤二:当塔吊继续工作时，每次塔吊吊重为Gi，吊距为Li，对应的监测点应力为δi，此时调取数据库中[Gi×Li×0.99，Gi×Li×1.01]范围内对应的δ进行取算数平均数计算，得到并计算相应的方差S2；
步骤三:得到处理数据结果后，进行应力数据对比：
当时，塔吊处于正常工作状态；
当时，塔吊处于异常工作状态，向塔吊管理员发出塔吊异常信息，请求管理员查看竖向连接位置是否存在损坏。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塔吊塔身竖向连接安全监测装置，置于塔吊塔身两个上、下标准节(1、2)的连接位置上，其特征在于，该装置包括与所述上标准节(1)固定连接的外部钢套筒(3)，与所述下标准节(2)固定连接的内部钢杆(4)，以及连接所述外部钢套筒(3)和所述内部钢杆(4)的应变式传感器(5)；所述内部钢杆(4)上段置于所述外部钢套筒(3)内部，且所述内部钢杆(4)顶端通过弹簧(6)与所述外部钢套筒(3)连接。
2.根据权利要求1所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置，其特征在于，该监测装置还包括分别设于所述上、下标准节(1、2)上的上、下外伸法兰(7、8)，在所述上、下外伸法兰(7、8)上分别对应设有上下对称设置的上、下安装孔。
3.根据权利要求2所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置，其特征在于，所述外部钢套筒(3)外径小于所述上安装孔内径，且所述外部钢套筒(3)的顶部设有固定螺母(9)，所述固定螺母(9)外径大于所述上安装孔。
4.根据权利要求2所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置，其特征在于，所述内部钢杆(4)外径小于所述下安装孔内径，且所述内部钢杆(4)的下段设有外螺纹(10)以及与所述外螺纹(10)配合设置的活动螺母(11)，同时所述活动螺母(11)外径大于所述下安装孔。
5.根据权利要求1所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置，其特征在于，在所述外部钢套筒(3)上套装有活动抱箍(12)，且所述应变式传感器(5)的上端固定在所述活动抱箍(12)上。
6.根据权利要求1所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置，其特征在于，在所述内部钢杆(4)上、延伸出外部钢套筒(3)内的一端套装有固定抱箍(13)，且所述应变式传感器(5)的下端固定在所述固定抱箍(13)上。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一:首先在上、下标准节(1、2)上分别对应安装上、下外伸法兰(7、8)；
步骤二:将外部钢套管(3)与内部钢杆(4)通过弹簧(6)组成可单向活动装置，并将活动抱箍(12)、固定抱箍(13)分别对应套装于外部钢套筒(3)、内部钢杆(4)上；
步骤三：将外部钢套管(3)、内部钢杆(4)分别装入上、下安装孔内，其中位于外部钢套管(3)顶部的固定螺母(9)定位在上外伸法兰(7)上表面，在内部钢杆(4)下段的外螺纹(10)向上旋转活动螺母(11)并将位于内部钢杆(4)下段的活动螺母(11)定位在下外伸法兰(8)下表面，同时使弹簧(6)拉伸受力；
步骤四：将应变式传感器(5)的下端固定在固定抱箍(13)上，将应变式传感器(5)的上端固定在活动抱箍(12)上，同时根据应变式传感器(5)的长度调节活动抱箍(12)位置后，固定活动抱箍(12)；
步骤五：最后通过应变式传感器(5)实时测量活动抱箍(12)和固定抱箍(13)之间距离监测两个上、下标准节(1、2)的连接情况。
8.根据权利要求7所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述上、下安装孔为U形孔(14)或圆形孔；
当上、下安装孔为U形孔(14)时，将外部钢套管(3)、内部钢杆(4)从侧向装入U形孔(14)内；
当上、下安装孔为圆形孔时，将外部钢套管(3)、内部钢杆(4)从竖向装入圆形孔内。
9.根据权利要求7所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置的使用方法，其特征在于，该塔吊塔身竖向连接安全监测装置在上、下标准节(1、2)连接位置的四个角上分别进行安装，监测两个上、下标准节(1、2)四个角的连接情况。
10.一种如权利要求1-6中任意一项所述的塔吊塔身竖向连接安全监测装置的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一:将应变式传感器(5)所测应力δ与塔吊吊重G和吊距L的乘积相关联，并将关联数据存储作为数据库；
步骤二:当塔吊继续工作时，每次塔吊吊重为Gi，吊距为Li，对应的监测点应力为δi，此时调取数据库中[Gi×Li×0.99，Gi×Li×1.01]范围内对应的δ进行取算数平均数计算，得到并计算相应的方差S2；
步骤三:得到处理数据结果后，进行应力数据对比：
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