Sylabus přednášky č.10 z ING3 Aplikace IG v průmyslu
Doc. Ing. Jaromír Procházka, CSc.
Praha 2014
1
GEODÉZIE V PRŮMYSLU Rozdíl mezi měřením ve volné přírodě či na staveništi a v průmyslových objektech spočívá v prostředí, v němž měřické práce probíhají, v bezpečnosti práce, jíž musí měřická četa věnovat mimořádnou pozornost, v rozměrech objektů, které jsou relativně velmi malé a v požadované přesnosti, která je zpravidla o řád vyšší než u měření ve stavebnictví. Většina měření v průmyslu probíhá uvnitř budov, které bezprostředně slouží provozu, často za špatných světelných podmínek, při rozdílných teplotách, způsobujících průvan a s ním spojenou refrakci, mnohdy za vibrací způsobených provozem strojů a ovlivňujících funkčnost měřicích přístrojů, často i ve velmi hlučném prostředí. Z těchto důvodů je třeba dodržovat zásady k vyloučení nebo alespoň částečné eliminaci nepříznivých vlivů. Jak již bylo uvedeno výše, je nutno věnovat mimořádnou pozornost bezpečnosti práce a předcházet možným pracovním úrazům, které v tomto prostředí objektivně hrozí. Ať již je to vnitropodniková doprava (akumulátorové vozíky, otočné jeřáby apod.), práce ve výškách či práce v blízkosti elektrických vedení je třeba prostřednictvím bezpečnostního technika průmyslového zařízení seznámit pracovníky podniku s probíhajícími geodetickými pracemi a omezit naznačená rizika na minimum. Z výše uvedených důvodů je třeba počítat s prodloužením doby potřebné ke splnění stanoveného úkolu. Na druhou stranu však i se zvýšeným náporem na nervovou soustavu (neustále ve střehu) a tudíž s objektivním snižováním pozornosti s délkou měření. JEŘÁBY A JEŘÁBOVÉ DRÁHY (výtah z dizertační práce Ing. Petera Kyrinoviče z STU Bratislava a z bakalářské práce O. Kočího)
Kategorizace jeřábů a jeřábových drah Jeřáby umožňují přesun břemena ve vymezeném prostoru ve vodorovném i ve svislém směru. Na základě počtu pracovních cyklů, poměrného zatížení a dynamických účinků, se jeřáby dělí do čtyř skupin: • skupina I. – jeřáby pro lehký provoz, • skupina II. – jeřáby pro střední provoz • skupina III. – jeřáby pro těžký provoz, • skupina IV. – jeřáby pro velmi těžký provoz. Podle nosné konstrukce, která udává zpravidla celkový tvar, se rozeznávají jeřáby (Dražan et al., 1968, Remta et al.,1974 a Remta et al., 1975) : • mostové, • portálové a poloportálové, • konzolové, • věžové a sloupové, • silniční (autojeřáby), • speciální jeřáby. Z geodetického hlediska jsou zajímavé zejména tři typy, mostový, portálový a věžový jeřáb.
2
Mostové jeřáby Mostové jeřáby tvoří nejrozšířenější a nejčastější skupinu jeřábů v průmyslových halách a nádvořích průmyslových objektů. Konstrukce mostových jeřábů se skládá z mostu (nosná konstrukce), pohybujícího se po vyvýšené jeřábové dráze se dvěma větvemi a pojezdového zařízení včetně pojezdových kol (obr.1). Po mostě se pohybuje jeřábový vozík (tzv. „kočka“), který nese zdvíhací zařízení a břemeno.
Portálové a poloportálové jeřáby Nosnou konstrukci portálových jeřábů tvoří portál, který se skládá z jeřábového mostu a dvou podpěr (noh) s pojízdným zařízením, umístěným v úrovni pojezdu jeřábu (obr.2). Most může být bez převislých konců, případně s jedním, výjimečně dvěma převislými konci (Remta et al., 1975). Poloportálové jeřáby tvoří specifickou část portálových jeřábů, jejichž most se na jedné straně bezprostředně dotýká jeřábové dráhy a na druhé straně je dotyk zabezpečovaný pomocí podpěr (obr.3). Jedna větev jeřábové dráhy se tedy nachází ve zvýšené úrovni, nejčastěji ve výšce mostového jeřábu a je umístěná na nosné konstrukci budovy, nebo na samonosné opěrné zdi (obr.3).
Mostové a portálové jeřáby se pohybují téměř výhradně po jeřábových drahách. Vzájemně se od sebe tyto typy liší jen v jednom aspektu. U portálového jeřábu se po jeřábové dráze pohybují podpěry nahoře pevně spojené s nosníky pro pojezd „kočky“. V případě mostového jeřábu je naopak jeřábová dráha umístěna na podpěrách a po ní se pohybují hlavní nosníky s pojezdy "kočky". 3
Konzolové jeřáby Konzolové jeřáby se pohybují zpravidla pod mostovými jeřáby podél jedné, nebo podél obou stěn haly po jeřábové dráze, která je upevněna k nosné konstrukci haly (obr.4). Svislé zatížení přenášejí pohonná kola na jedné větvi jeřábové dráhy. Stabilitu jeřábu (klopný moment) zajišťují nosníky, umístěné nad a pod rovinou jeřábové dráhy, o kterou se opírají horizontálně, případně vertikálně kladky. Konstrukce konzolového jeřábu se skládá ze svislého rámu jeřábu a ramene.
Věžové a sloupové jeřáby Svislou konstrukci věžového jeřábu tvoří vysoká věžová příhradová konstrukce (obr.5) a v případě sloupového jeřábu poměrně krátký jednoduchý prut (sloup, obr.6). Věžové jeřáby se velmi často označují jako stavební. Věžové jeřáby se vyrábějí v mnoha provedeních, ale z geodetického hlediska je důležité rozlišení podle podvozku. Zde se dělí na podvozek bez pojezdu, nebo s pojezdem. U větších jeřábů se nezřídka používá pojezdu po jeřábových drahách o různých délkách i tvarech. Tyto jeřábové dráhy, zvláště větších délek a členitějších tvarů, se stávají předmětem geodetického monitoringu.
Jeřábové dráhy se v případě mostových, portálových, poloportálových a věžových pojízdných jeřábů skládají ze dvou větví, jejichž vzájemná poloha je determinovaná typem a konstrukcí jeřábu. Jeřábové dráhy mohou mít charakter trvalých drah pro mostové, portálové, poloportálové a konzolové jeřáby nebo dočasných drah pro věžové, sloupové a portálové jeřáby na staveništi.
4
Termíny a definice pro jeřábové dráhy (ČSN 73 5130) Jeřábová dráha je nosná konstrukce určená pro pojezd jeřábu, kladkostroje nebo jeřábového vozíku („kočky“). Jeřábová dráha se skládá: • z nosníků, včetně nárazníků, příčných ztužovadel, výstužných nosníků, kolejnic a spojovacích součástí, • z podpěr nosníků jeřábové dráhy (sloupy, brzdná ztužovadla) a základů, • z doplňkových konstrukcí (lávky, zábradlí, výstupy, trolejové vedení). Větev jeřábové dráhy představuje souvislou část dráhy, po které se pohybuje jedna strana jeřábu, kladkostroj a nebo kočka. Pole jeřábové dráhy je část větve jeřábové dráhy mezi dvěma sousedními podpěrami. Pole může být krajní, vnitřní a nebo dilatační, přičemž krajní pole může mít přečnívající konce přes podpěrný sloup. Rozpětí pole jeřábové dráhy je definované vodorovnou osovou vzdáleností sousedních podpěr. Rozchod jeřábové dráhy je vodorovná vzdálenost mezi svislými osami (středy) jeřábových kolejnic obou větví jeřábové dráhy mostových, portálových a poloportálových jeřábů a vodorovná vzdálenost mezi svislými osami pojížděných nosníků u podvěsného jeřábu. Pro většinu jeřábů se rozchod dráhy volí násobkem 300 mm a v odůvodněných případech, kde není možno tento rozměr dodržet, se volí rozchod násobkem 100 mm. Výška jeřábové dráhy je svislá vzdálenost od úrovně země (podlahy) k úrovni hlavy kolejnice jeřábové dráhy (platí pro jeřáby mostové, portálové a poloportálové). Délka jeřábové dráhy je vzdálenost mezi čely nárazníků na obou koncích jeřábové dráhy. Kolejnice je styčný prvek mezi jeřábem a nosníkem jeřábové dráhy. Jedná se o nejexponovanější část jeřábové dráhy, protože je bezprostředně namáhána svislými tlaky kol a vodorovnými podélnými a bočními silami. Rozměr a tvar kolejnice se volí podle tlaku kol, pojezdové rychlosti a tvaru kol. Osa kolejnice je spojnice středových bodů (střednic) kolejnice, definovaných v úrovni jejího temena Pojezdová rychlost je definována jako rychlost jeřábu za ustáleného pohybu na vodorovné dráze s břemenem odpovídajícím maximální hmotnosti při rychlosti větru 3 m/s ve výšce 10 m. . Geometrické parametry jeřábové dráhy zahrnují parametry popisující směrový a výškový průběh obou kolejnic a jejich rozchod. Směrový průběh kolejnic jeřábové dráhy je definovaný směrovými odchylkami podélné střednice kolejnice od vztažné přímky (zpravidla záměrné přímky jako časti vztažné soustavy) ve stanovených příčných řezech. Zároveň se určuje příčná odchylka návaznosti kolejnic na stycích. 5
Výškový průběh kolejnic představují výškové odchylky pojezdových ploch kolejnic od vztažné vodorovné roviny, jakož i výškové rozdíly těchto ploch ve stanovených příčných řezech. Vztažnou vodorovnou rovinou je zpravidla projektovaná úroveň pojezdových ploch kolejnic, případně rovina, procházející nejvyšším bodem jejich pojezdových ploch (Michalčák et al., Inženýrská geodézie 2, 1995). Průchozí lávka je lávka podél celé větve jeřábové dráhy určená zejména pro nouzový únik z kabiny nebo koše jeřábu. Revizní lávka je lávka v části větve jeřábové dráhy určená ke kontrole, údržbě a opravám jeřábu. Revizní plošina je plošina v příčném, popř. i podélném směru jeřábové dráhy určená ke kontrole, údržbě a opravám jeřábu Měření jeřábových drah V průmyslu a ve stavebnictví jsou jeřáby důležitým pracovním prostředkem, který ovšem v důsledku prakticky nepřetržitého provozu a vysokého zatížení podléhá značnému opotřebení. Při nadměrném opotřebování kolejnic nebo vlastního jeřábu, musí dojít z bezpečnostních důvodů k odstavení jeřábu z provozu. Aby se předešlo nežádoucímu opotřebení, resp. odstávce jeřábu, je nutné během provozu vykonávat v pravidelných intervalech kontrolní měření za účelem zjištění geometrických parametrů jeřábové dráhy a jeřábu. Správně postavená, resp. rektifikovaná jeřábová dráha musí splňovat následující základní podmínky (ČSN 73 5130 Jeřábové dráhy, ČSN ISO 12488-1, Jeřáby – Tolerance pro pojezdová kola a pro jeřábové a příčné dráhy, Michalčák et al., Inženýrská geodézie 2, 1990): osy kolejnic jsou navzájem rovnoběžné, pojezdové plochy kolejnic jsou ve stejné výšce, rozchod kolejnic je shodný s osovou vzdáleností kol jeřábu, spojnice nárazníkových čel je kolmá na osu kolejnic, osa kolejnic je kolmá na točnou osu kol jeřábu. Nesplnění hlavních podmínek pro bezporuchový provoz jeřábové dráhy a vlastního jeřábu vede k opotřebování materiálu – kolejnic a kol jeřábu, nadměrnému zatížení pohonné části a převodovek jeřábu a k vyšší spotřebě elektrické energie. Dojde-li již k takovému stavu, vyžaduje to odstavení jeřábu z provozu (zpravidla na delší dobu), následné provedení kontroly, výměnu opotřebovaných součástí a rektifikaci jeřábové dráhy a jeřábu. Odstavení jeřábu z provozu může vést i k omezení výroby a s tím souvisejícím ekonomickým ztrátám. Tomu lze předejít pravidelnými kontrolami geometrických parametrů a včasnou případnou rektifikací částí jeřábové dráhy či jeřábu, které překračují povolené mezní odchylky. Realizace kontrolních měření vyžaduje z technických i bezpečnostních důvodů rovněž odstavení jeřábu z provozu, avšak na mnohem kratší dobu. Ta závisí na typu jeřábové dráhy, velikosti geometrických parametrů dráhy a jeřábu, požadované přesnosti a přístrojovém vybavení. Vzhledem k rozsahu a náročnosti měření se jedná zpravidla o několik hodin, přičemž z výše uvedených důvodů je snaha tuto dobu minimalizovat. Důležitou součástí při realizaci kontrolních měření je otázka zajištění bezpečnosti geodetů při měření. Zvláště u nadzemních jeřábových drah je geodet (měřič i figurant) vystaven nebezpečí spojenému s prací ve výškách. Jednou z možností jak zefektivnit proces měření, zvýšit bezpečnost pracovníků, eliminovat chyby měřiče a 6
především umožnit provoz jeřábu v době měření (resp. minimalizovat čas odstávky jeřábu), je využití automatizovaného měřícího systému. Metody měření Vzhledem k množství variací konstrukčního a geometrického uspořádání jeřábových drah není možné stanovit jednotně metodu měření. Při volbě metody měření je nutné brát ohled na poměrně velké množství aspektů. Především je nutné dbát všech bezpečnostních pravidel například pro práce ve výškách, práce u elektrických zařízení a podobně. První podmínkou je s dostatečnou přesností zjistit geometrický tvar tak, aby bylo možné určit odchylky od výrobních hodnot a zjistit vztah k tolerancím uvedeným v normě (ČSN ISO 12488-1, Jeřáby – Tolerance pro pojezdová kola a pro jeřábové a příčné dráhy). Dalším důležitým aspektem je tvarové rozložení a velikost jeřábové dráhy. Ideální umístění přístroje je přímo na ose kolejnice (obr.8). V tom případě je možné měřit příčné odchylky od přímosti metodou záměrné přímky úhlově nebo pomocí speciálních přípravků přímo. U menších rozchodů a dobře přístupných jeřábových drah je možné měřit rozchod přímo pásmem nebo laserovým dálkoměrem (např. Leica Disto). U větších jeřábových drah je nutné zjišťovat rozchod a ostatní geometrické parametry pouze nepřímo, například semipolární metodou nebo častěji prostorovou polární metodou. Metodika měření geometrických parametrů se skládá: (Michalčák et al., 1990 Lukáč, 2003) • z návrhu vztažné soustavy, jejího zaměření a vyhodnocení, • z měření směrového průběhu kolejnic jeřábové dráhy a rozchodu, • z měření výškového průběhu kolejnic, • z měření geometrických parametrů jeřábu. Při volbě vztažné soustavy je nutné zvažovat vícero aspektů, mezi které patří typ a délka jeřábové dráhy, přístrojové vybavení a vyžadovaná přesnost. Měření směrového i výškového průběhu a rozchodu kolejnic se může realizovat samostatně, nebo současně, v závislosti na zvolené metodě. Metoda záměrné přímky Základní metodou měření geometrických parametrů jeřábových drah je metoda záměrné přímky. Záměrná přímka, tvořící vztažnou soustavu, může být realizována několika způsoby, a to jako spojnice koncových bodů (střednic kolejnic), rovnoběžka se spojnicí koncových bodů, nebo jako přímka v obecné poloze ke spojnici koncových bodů. Záměrnou přímku může představovat záměrná osa teodolitu, nebo laserového přístroje. Měření směrového a výškového průběhu předcházejí přípravné práce, jejichž cílem je rozměření kolejnic a vyznačení bodů jejich střednice půlícími nůžkami s průbojníkem (obr.7). Vzdálenost jednotlivých bodů na kolejnici je volena v závislosti na typu jeřábové dráhy, s přihlédnutím k příslušným technickým normám.
7
Na vyznačených bodech se následně měří směrové a výškové odchylky kolejnice od záměrné přímky. Při realizaci záměrné přímky ve spojnici koncových bodů se trojnožka teodolitu (totální stanice) a koncového terče či hranolu (obr.9) našroubuje na upínací šroub úchytu, upevněného na kolejnici (obr.8). Uvedená problematika měření je rozpracovaná v knihách, skriptech a publikacích vícera autorů (např. Michalčák et al., 1990, Michalčák et al., 1995, Lukáč et al., 1986 nebo Lukáč, 2003). Rektifikační hodnoty směrové rektifikace jeřábové dráhy můžeme získat: • grafickým způsobem, • analyticko-grafickým způsobem, • analytickým způsobem. První dva způsoby určení rektifikačních hodnot se v současnosti již nepoužívají. Vycházejí z grafického zobrazení obou záměrných přímek a vodorovných odchylek spolu s redukovaným rozchodem. Na základě omezujících podmínek, které dovolují největší posuny, se určí pásy, ve kterých je možné posouvat podél osy. Při uvedených způsobech nemusí být dodržena podmínka rovnoběžnosti kolejnicových pásů dráhy (Lukáč et al., 1986). Analytický způsob řešení je sice matematicky složitější a časově náročnější na výpočet, avšak poskytuje exaktní a jednoznačné řešení. Částečnou nevýhodu daného postupu zpracování je, že při výpočtu hodnot metodou nejmenších čtverců může nastat vzájemné stočení os kolejnic vzhledem k nosné konstrukci. Analytické zpracování údajů a postup výpočtu rektifikačních hodnot oprav probíhá ve třech krocích: • výpočet parametrů (souřadnic) bodů vztažné sítě a pozorovaných bodů na kolejnici, • výpočet hodnot pro směrovou rektifikaci a úpravu rozchodu, • výpočet hodnot pro výškovou rektifikaci. Uvedené způsoby výpočtu rektifikačních oprav předpokládají všeobecnou polohu záměrných přímek, přičemž nevylučují možnost volby přímky jako spojnice začátečních a koncových bodů kolejnic. Při použití jedné záměrné přímky se uvažuje jeden souřadnicový systém pro oba kolejnicové pásy za podmínky minimální hodnoty sumy čtverců oprav. Postup výpočtu je v tomto případě jednodušší, avšak vyžaduje měřit geometrické parametry pouze na jednu záměrnou přímku, což může být u jeřábových drah s větším rozchodem nevýhodou. Druhý způsob vychází z použití dvou záměrných přímek, ze kterých každá má definovaný vlastní souřadnicový systém. Vzájemné propojení souřadnicových systémů se uskuteční na základě vodorovných úhlů ω a délek d mezi koncovými body soustavy. Výpočet parametrů vztažné soustavy se provede metodou nejmenších čtverců a sestaví se transformační funkce pro oba systémy. Na základě transformačních funkcí se vypočítají pravoúhlé souřadnice všech měřených bodů kolejnicových pásů JD a následně se postupuje jako při jedné záměrné přímce. Výpočet hodnot pro výškovou rektifikaci je podstatně jednodušší a sestává z výpočtu rozdílů mezi výškou pozorovaného bodu kolejnice v jednotlivých řezech a výškou relativně nejvyššího bodu na obou kolejnicích (Michalčák et al., 1995).
8
Vzhledem k tomu, že rektifikace jeřábové dráhy není jen záležitostí geodetů, ale podílejí se na ní i pracovníci jiných odvětví, je nutné poskytovat jednoznačnou interpretaci výsledků. Na základě zkušeností a praktických poznatků se doporučuje grafická interpretace měřených geometrických parametrů, která obsahuje zobrazení rozchodu v jednotlivých řezech, nepřímost a výškové změny pravé a levé kolejnice, naklonění a nerovnoběžnost dráhy (obr.10).
Semipolární metoda (měření teodolitem) Nejdříve je vytvořena krátká základna přibližně kolmá na dráhu. Tato základna je tvořená body A a B umístěnými poblíž obou kolejnic. Body A a B je nutné zvolit tak, aby mezi nimi byla přímá viditelnost a možnost změřit vzdálenost. Pro současné výškové měření je samozřejmě nutné znát, nebo určit, výšku bodů základny. Na obou stanoviskách se měří: ∙ vodorovné směry, ideální je měřit směry i „křížem“ pro lepší určení polohy kolejnic vůči sobě ∙ zenitové úhly ∙ délka základny (pásmem či paralakticky) ∙ délky od stanoviska k prvnímu bodu kolejnice, délky mezi body na kolejnici (pásmem) ∙ rozchody kolejnic (pásmem) Měření úhlových veličin se provádí ve 2 skupinách s uzávěrem (na protější bod základny nebo na nejvzdálenější bod kolejnice). Pro omezení chyb z nepřesného umístění cíle na měřených bodech se při měření druhé skupiny zaměňuje cílové zařízení použité na levé a pravé kolejnici. Délková měření se provádějí kalibrovaným pásmem napínaným siloměrem vždy nejméně dvakrát. Délka základny se měří se čtením pásma pod optickým centrovačem. V případě paralaktického měření délky se měří dvě poloviční laboratorní jednotky z každého konce základny. Prostorová polární metoda (měření totální stanicí) V současnosti je metoda záměrné přímky stále častěji nahrazována prostorovou polární metodou. Jedním z důvodů je narůstající přesnost a efektivnost totálních 9
stanic (TS), která se projevuje vyšší přesností měřených hodnot (vodorovného směru, zenitového úhlu a délky), umožňující určit hodnocené geometrické parametry jeřábové dráhy s požadovanou přesností. Na realizaci kontrolních měření je vhodné používat TS, jejichž směrodatná odchylka měření vodorovného a zenitového úhlu je charakterizovaná hodnotou do 0,5 mgon a směrodatná odchylka měřené délky 1 až 3 mm (Hánek et al., 1993). Charakteristiky přesnosti použitých přístrojů je nutné před měřením ověřit podle metodiky uváděné v mezinárodních normách pro testování úhloměrných a dálkoměrných častí totálních stanic (ISO 17123-4 a ISO 17123-5). Dalším, neméně významným důvodem, proč se kontrolní měření vykonávají prostorovou polární metodou, je absence potřebného materiálového vybavení, t.j. speciální soupravy na měření JD. Kvalitativní nárůst charakteristik přesnosti měřených parametrů pomocí TS se následně odráží ve zvyšující se přesnosti určení prostorové polohy pozorovaného bodu na kolejnici. Uvedený postup určení parametrů JD sice zkracuje dobu měření, avšak i nadále vyžaduje odstavení jeřábu z provozu a pohyb měřického personálu po jeřábové dráze. Princip metody pozůstává z určení prostorové polohy bodu na kolejnici pomocí TS vyšší třídy přesnosti a odrazného hranolu. Přístroj je na rozdíl od metody záměrné přímky upevněný na stativu, přičemž stanovisko přístroje se i při nadzemních drahách volí na zemi, přibližně uprostřed podélné osy kolejnic. Počet a umístění stanovisek závisí zejména na délce dráhy. Dosah měřické soupravy s vyhovující přesností je přibližně 80 m až 90 m (Hánek et al., 2000). V případě kratší dráhy než dvojnásobek uvedené hodnoty se stanovisko přístroje volí přibližně uprostřed délky jeřábové dráhy a zároveň tak, aby bylo v její ose. U drah delších než 180 m se volí dvě navzájem propojená stanoviska, umístěná přibližně ve čtvrtině délky dráhy od obou konců. Z uvedených stanovisek může být měřena celá dráha, případně z každého stanoviska jen bližší polovina dráhy. Realizace měření v jedné souřadnicové soustavě se zabezpečí měřením na identické body a následnou transformací souřadnic, určených z jednotlivých stanovisek. Vzájemné propojení stanovisek se může uskutečnit i měřením na totožné orientační body. Stabilita přístroje se ověřuje měřením směru a délky na orientační body, minimálně na začátku a konci měření jedné větve jeřábové dráhy. Poloha bodu uprostřed kolejnice se určuje měřením na odrazný hranol, který je odsazený dovnitř dráhy (v příčném směru směrem k přístroji) pomocí speciálního přípravku. Hodnota odsazení hranolu od střednice kolejnice je podmíněná viditelností hranolu a závisí na strmosti záměr a nosné konstrukci jeřábové dráhy. Praktické zkušenosti prokázaly, že vliv nesprávného nastavení přípravku nepřesáhne 0,2 mm (Hánek et al., 1993). V případě menšího převýšení horizontu přístroje a kolejnice, je možné použít klasický minihranol, který se postaví přímo na pozorovaný bod. Na základě souboru měření na 18-ti jeřábových drahách, s průměrnou délkou 111 m bylo prokázáno, že při rozchodu dráhy do 10 m a maximální délce záměry do 80 m jsou hodnoty odchylek v rámci mezních odchylek daných normou (ČSN ISO 12488-1, Jeřáby – Tolerance pro pojezdová kola a pro jeřábové a příčné dráhy). U jeřábových drah s rozchodem větším než 10 m se hodnota maximální délky záměry, při dodržení normou stanovených odchylek, může prodloužit až na 90 m (Hánek et al., 2000). Automatizovaný měřící systém Navzdory uvedené změně a modernizaci přístrojového vybavení sehrává hlavní úlohu při měření lidský faktor. Stejně jako v případě metody záměrné přímky, není eliminována nutnost pohybu měřického a technického personálu po jeřábové dráze, 10
což v případě nadzemní dráhy představuje bezpečnostní riziko, spojené s prací ve výškách. Jednou z možností, jak zefektivnit proces měření, zvýšit bezpečnost měřického personálu, eliminovat chyby měřiče v procesu měření a především umožnit provoz jeřábu v době měření, resp. minimalizovat čas potřebný pro odstavení jeřábu, je využití automatizovaného měřícího systému. Automatizovaný systém, sestávající z robotizované totální stanice a elektronických měřících snímačů, umožňuje realizovat měření kinematickými metodami s následnou on-line registrací všech měřených údajů a automatizovaným výpočtem polohy bodu na kolejnici. Automatizovaný měřící systém se skládá z: • robotizované totální stanice, • nosné konstrukce měřícího systému, • vodících koleček s mechanickým přítlačným systémem, • jednoho, případně vícera standardních odrazných hranolů na ověření stability vztažného bodu a orientaci osnovy vodorovných směrů, • 360° odrazného hranolu, • přenosného řídícího a registračního zařízení – počítače (notebook), • měřícího zesilovače Spider8, • indukčních snímačů na měření krátkých délek a snímače náklonu, • DC/AC měniče napětí a autobaterie, • propojovacích a napájecích kabelů. Schéma zapojení a vzájemného konstrukčního uspořádání komponent měřícího systému navrženého Ing. Kyrynovičem je znázorněno na obrázku 11, 12 a 13.
Požadavky na přesnost Tolerance stanovené v (ČSN ISO 12488-1, Jeřáby – Tolerance pro pojezdová kola a pro jeřábové a příčné dráhy, odst. A1.1.1), platí pro nové jeřábové dráhy. Jsou stanoveny pro standardní teplotu 20°C. Jsou-li za provozu tyto tolerance překročeny o 20%, musí se jeřábová dráha vyrovnat. Dráhu je možné vyrovnat i po citelném zhoršení jízdních vlastností, aniž by byly tolerance překročeny o 20%. Největší tolerance Δ𝑠 rozchodu jeřábové dráhy 𝑠 v metrech jsou pro: 𝑠 ≤ 10𝑚 Δ𝑠 = ±3𝑚𝑚 𝑠 > 10𝑚 Δ𝑠 = ±3 + 0, 25 ∙ (𝑠 − 10)𝑚𝑚, maximálně však ±15𝑚𝑚 11
Metodické požadavky Příčné a výškové úchylky polohy kolejnice, úchylky rozchodu jeřábové dráhy a rozdíl výškových úrovní obou kolejnic se musí zjišťovat v místech všech podpor dráhy (kromě jeřábových drah na podloží) a na převislých koncích nosníků delších než 3𝑚. Jsou-li pole dráhy delší než 18𝑚, informativně se měří úchylky v mezilehlých místech, vzdálených nejvýše 12𝑚. Mezi sousedními měřenými body se předpokládá lineární průběh velikosti úchylek. Má-li jedna větev jeřábové dráhy poloviční rozpětí polí proti druhé větvi a nepřesáhne-li rozpětí většího pole 18𝑚, může se měřit rozdíl výškových úrovní obou kolejnic jen v místě podpor větví s větším rozpětím polí. Rozdíl výškových úrovní obou kolejnic na větvích o různém rozpětí polí jeřábové dráhy, měřený v místě mezilehlých podpor nemá být větší, než velikost průhybu delšího protilehlého nosníku (bez nadvýšení) od stálého a polovičního nahodilého zatížení. Jsou-li na jeřábové dráze v době měření jeřáby, musí být odstraněny do krajní polohy jeřábové dráhy a být mimo provoz. Měření nesmí být ovlivněno pojezdem jeřábů v sousedních lodích. Po montáži, generální opravě nebo rekonstrukci jeřábové dráhy se musí provést kontrola jejího geometrického tvaru. Výsledky měření jeřábové dráhy po její montáži, generální opravě nebo rekonstrukci a při kontrolní prohlídce se uvedou v protokolu, který obsahuje technickou zprávu a grafické znázornění výsledků měření. 12
ROTAČNÍ PECE (Michalčák,O. a kol.: Inženýrská geodézie II) Určování prostorových vztahů rotačních pecí Rotační pec je strojní zařízení s uzavřeným, od okolního prostředí tepelně izolovaným pracovním prostorem, v němž prostupuje teplo ze zdroje na vsádku (obr.15). Pece se používají k sušení, pražení (např. lupku), k hrudkování, ke spékání sypkých surovin, k pálení vápna, bauxitu, síry apod.
Sypká vsádka prochází obvykle mírně skloněným, otáčejícím se, žáruvzdorně vyzděným válcovým pláštěm pece z ocelového plechu, uloženým na několika dvojicích nosných radiálních kladek (obr.16 - 19). Otáčení válce zprostředkují nosné prstence a plášť se otáčí působením motoru (obr.18). Ložiska kladek leží na základových rámech osazených na betonových základech. Polohu radiálních kladek lze rektifikovat ve vodorovném směru posuvem kladek prostřednictvím dvou rektifikačních šroubů, kolmo na osu kladky. Výšku a sklon kladek lze výjimečně seřídit podkládáním. Správnou polohu pláště v podélném směru zajišťují vodicí axiální kladky (obr.18), které jsou obvykle na témže základovém rámu jako pohonné zařízení. Z hlediska prostorových vztahů jsou hlavními částmi pohonného zařízení ozubený věnec na plášti a pastorek, které jsou vzájemně v záběru (obr.18, 19).
13
Pece dosahují délky až 200 m a průměru pláště až 5 m. Průměry radiálních kladek bývají v rozmezí 1 až 1,4 m, sklon pece od 0% až do 6%. Správnou funkci pece zajistí dodržení těchto podmínek: a) podélná osa pláště a osy nosných prstenců mají být za provozu v téže přímce s daným sklonem (v teoretické ose pece), b) osy radiálních kladek mají být rovnoběžné s podélnou osou pláště a mají být vzhledem k ní položeny symetricky, c) mezi axiálními kladkami a bočními stěnami prstence má být správná konstrukční (projektová) vůle vzhledem k tepelné kompenzaci v podélném směru, d) radiální vůle ozubených kol pastorku a ozubeného věnce má být taková, aby zajistila správný záběr zubů (1/4 až 1/6 modulu ozubení). Uvedené podmínky se geodeticky kontrolují: při stavbě a montáži nové pece nebo při generální opravě, při středních a běžných opravách pece, je-li tato mimo provoz, při zjišťování prostorové polohy pece za provozu (za tepla). Pro měření prostorových vztahů se volí a trvale zajišťuje místní pozorovací soustava. Polohová měření se vztahují ke svislé záměrné rovině, odsazené rovnoběžně od podélné osy pece. Do všech základů se osadí destičky z nerezavějícího kovu, na které se vytyčí a otvorem vyznačí body odsazené osy (obr.16). Mezní vytyčovací odchylky se pohybují řádově v milimetrech. Měření výšek se vztahuje k místnímu horizontu, popř. k bodům ČSNS. Výšková síť se skládá z bodů osazených nýty (hřebovými značkami) na horních plochách základů a z nivelačních značek stabilizovaných na okolních budovách. Výška radiálních kladek se určuje postupem znázorněným v obr.17. Osy radiálních kladek se za chodu pece určují tzv. „kroužkováním“, kdy se na hřídel rotoru nalepí papír a přidržením hrotu tužky se otáčením hřídele vykreslí kroužky, v jejichž středu je osa kladky. Průměr kladky se určí buď přímým měřením při použití vhodných strojírenských měřidel, nebo častěji nepřímo. Sem patří metoda opásání, kde se průměr kladky určuje z délky jejího obvodu, změřeného pásmem. Jinou metodou je určení průměru kladky přesným úhlovým měřením k povrchovým přímkám válce (záměrná přímka je tečnou k povrchu válce) z jednoho či ze dvou stanovisek a změřením délky k ose kladky, k přední straně kladky nebo vzájemné vzdálenosti dvou stanovisek zvolených na radiále. Vztahy mezi osami radiálních kladek a osou pece vyplývají ze středového trojúhelníka (obr.16). Průměry nosných prstenců se nejčastěji měří opásáním. Měření prostorové deformace pláště se měří promítáním z boku na předem signalizované body, nivelací bodů ve spodní poloze pece, fotogrammetricky, protínáním vpřed 14
apod. Ze zjištěných hodnot se vypočítají prostorové souřadnice sledovaných bodů a porovnají se s danými geometrickými parametry rotační pece. Z rozdílů se určí rektifikační hodnoty. VÁLCOVACÍ STOLICE A TRATĚ (Michalčák,O. a kol.: Inženýrská geodézie II) Válcovací stolice je stroj na zpracování železa za tepla válcováním na plocho nebo do profilů. Přitom může válcovaný materiál procházet při zpracování několika válcovacími stolicemi, seřazenými ve válcovací trať. Pro správnou funkci tratě, musí být splněno: osa pohonu musí být kolmá k ose válcovací stolice, všechny osy válcování musí být kolmé k ose válcovací stolice. Nesplnění uvedených podmínek má za následek rychlé opotřebení válců, nepřípustné tlaky v ložiskách a prudké zhoršování kvality výrobků. Geodetická spolupráce spočívá: ve vytyčení a zajištění všech os a vybudování výškové sítě, montáži soustrojí do vytyčených os a daných výškových úrovní, v kontrolním měření po skončení montáže a za provozu, ve sledování posunů a přetvoření základů a strojů. Osy se vytyčují v odsazené poloze a stabilizují obvykle kovovými destičkami, do nichž se poloha bodu vyznačí důlčíkem. Od těchto bodů se kontroluje montáž hřídelů pohonu a stolic. Po směrovém vyrovnání se jednotlivé díly soustrojí uloží do vodorovné a nakonec se vyrovnají i výškově. Mezní odchylka je ve všech třech osách ±1 mm. Při směrovém a výškovém urovnání soustrojí za provozu lze s výhodou vytvořit mechanickou záměrnou přímku tenkým ocelovým drátem o průměru 0,3 mm. Drát je veden přes kladky s osami kolmými k ose soustrojí a napnut závažím o hmotnosti 100N. Výškové vyrovnání je třeba provést ve zdánlivém horizontu. Opomenutí tohoto požadavku může způsobit u dlouhých válcovacích tratí nezanedbatelnou odchylku (při délce tratě 500 m činí vliv zakřivení Země 20 mm). PŘÍHRADOVÉ STOŽÁRY A VYSÍLAČE TELEKOMUNIKACÍ (Michalčák,O. a kol.: Inženýrská geodézie II)
U tohoto typu staveb, jejichž výška dosahuje 300m i více, geodet zabezpečuje zejména: podklady pro projekt, vybudování vytyčovací sítě a vytyčení tvaru a rozměru (zejména svislosti), kontrolu geometrických parametrů v průběhu výstavby. Stožáry (věže) jsou buď volně kotvené do základové betonové patky, nebo jsou kotveny (i v několika úrovních) lany, a to minimálně ve třech směrech do kotevních roštů. Vytyčují se tedy nejprve betonové základy stožárů a poté základy kotevních bloků. Během výstavby, resp. montáže stožárů se vytyčuje a kontroluje jejich svislost a v případě kotvených stožárů i průvěs kotevních lan Měření svislosti lze uskutečnit ze dvou přibližně kolmých směrů teodolitem úhlovým měřením nebo odečtením odchylek na vodorovně umístěném měřítku (lati), nebo protínáním vpřed ze dvou základen, popř. optickým či laserovým provažovačem uvnitř věže.
15
