摩天轮转轮分段预拼装方法技术领域
本发明涉及一种摩天轮转轮的安装施工方法，尤其是涉及一种大型的摩天轮
转轮的预拼装方法。
背景技术
大型摩天轮的转轮直径较大，超过100米，通常采用钢索固定结构，运行
时整个转轮以水平轴为轴心进行旋转，因此对转轮的平面度和圆度等制造精度
要求很高。经营者考虑到项目早日投入运营，要求转轮一边在车间制造、一边
在现场安装，即要求整个转轮分批次发运及安装。但是分批次发运，可能造成
转轮无法整体预拼装。分批次发运要求转轮要有一定的互换性，这给转轮节段
的制造精度的控制及如何保证现场能够顺利拼装提出了非常高的要求，因此需
要进行制造及预拼装方法的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种摩天轮转轮分段预拼装方法，便于结
构制造、分段运输和现场安装。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种摩天轮转轮分段预拼
装方法，所述摩天轮转轮是由N个相同的标准段拼接而成，所述预拼装方法包括以
下步骤：
1)制作所述N个标准段；
2)从所述N个标准段中取出第n个标准段、第n+1个标准段和第n+2
个标准段首尾衔接，形成一预拼装段；
3)建立三维坐标系，在所述预拼装段上选取多个测量点；
4)测出多个所述测量点的实际三维坐标数据；
5)在所述摩天轮转轮的3D模型中抓取所述测量点的理论三维坐标数据；
6)比较所述测量点的所述实际三维坐标数据和所述理论三维坐标数
据，如发现尺寸超差，根据超差情况调整所述预拼装段以消除尺寸
超差；
7)取出所述第n个标准段，在所述第n+2个标准段远离所述第n+1
个标准段上接入第n+3个标准段，形成所述预拼装段，重复步骤
3-7，依次接入所述标准段，待第N个标准段接入所述预拼装段，
完成步骤3-6后，分别取出所述第N-2个标准段、第N-1个标准段
和第N个标准段。
其中，N为整数且大于3；n为整数且小于等于N-3，n取值从1开始，每
次重复步骤3时n加1。
在本发明的一实施例中，每个所述标准段包括两个法兰段、两个座舱段、
中间段和两个轨道，在步骤1中包括下述步骤，
d)搭设预拼装胎架；
e)将预先制作好的所述法兰段、座舱段、中间段吊装放置到所述拼装
胎架上，所述两个法兰段设置在所述中间段的两端，在所述中间段
上分别设置所述两个座舱段，调整到预定位置点焊固定并烧焊对接
环焊缝；
f)在所述法兰段、所述座舱段和所述中间段的两侧安装轨道。
在本发明的一实施例中，在所述座舱段朝向所述摩天轮转轮中心方向上设
有两个拉索连接支座，每个所述拉索连接支座上设有拉索孔，在步骤3中的所
述三维坐标系是以所述第n个标准段的外侧的所述座舱段的两个所述拉索孔的
圆心之间的中点作为所述三维坐标系的零点，将所述零点和所述第n+2个标准
段的外侧的所述座舱段的两个所述拉索孔的圆心之间的中点连线作为所述三
维坐标系的X轴。
在本发明的一实施例中，所述测量点包括设置在所述法兰段的厚度方向上、
所述中间段的中间位置上以及所述座舱段的所述拉索孔位置上。
在本发明的一实施例中，在步骤6中还包括测量所述法兰贴合间隙以及所述
轨道的对接处数据。
在本发明的一实施例中，在步骤6中比较所述测量点的所述实际三维坐标数
据和所述理论三维坐标数据，包括分析弦长、线性、法兰贴合度和轨道对接错边
量。
在本发明的一实施例中，对所述弦长、线性和法兰贴合度的调整通过端口机
对所述预拼装段进行修正，所述轨道对接错边量的调整通过局部堆焊和打磨进行修
正。
本发明提供的摩天轮转轮分段预拼装方法便于结构制造、分段运输和现场安
装。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发
明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1示出本发明一实施例的流程图。
图2示出本发明一实施例的摩天轮转轮分段的示意图。
图3示出本发明一实施例的标准段的结构示意图。
图4A示出本发明一实施例的法兰段的结构示意图。
图4B示出本发明一实施例的中间段的结构示意图。
图4C示出本发明一实施例的座舱段的结构示意图。
图4D示出本发明一实施例的轨道的结构示意图。
图5示出本发明一实施例的预拼装段的结构示意图。
具体实施方式
图1示出本发明一实施例的流程图。参考图1所示，一种摩天轮转轮分段预
拼装方法，摩天轮转轮是由N个相同的标准段拼接而成，预拼装方法包括以下步骤：
101制作所述N个标准段；
102从所述N个标准段中取出第n个标准段、第n+1个标准段和第n+2
个标准段首尾衔接，形成一预拼装段；
103建立三维坐标系，在所述预拼装段上选取多个测量点；
104测出多个所述测量点的实际三维坐标数据；
105在所述摩天轮转轮的3D模型中抓取所述测量点的理论三维坐标数
据；
106比较所述测量点的所述实际三维坐标数据和所述理论三维坐标数据，
如发现尺寸超差，根据超差情况调整所述预拼装段以消除尺寸超差；
107取出所述第n个标准段，在所述第n+2个标准段远离所述第n+1个标
准段上接入第n+3个标准段，形成所述预拼装段，重复步骤3-7，依次接入所
述标准段，待第N个标准段接入所述预拼装段，完成步骤3-6后，分别取出所
述第N-2个标准段、第N-1个标准段和第N个标准段。
其中，N为整数且大于3；n为整数且小于等于N-3，n取值从1开始，每
次重复步骤3时n加1。也就是说，第一次执行步骤3时n为1，从第2次执
行步骤3时，n逐次加1。
图2示出本发明一实施例的摩天轮转轮分段的示意图。如图所示，摩天轮
转轮沿其整个周长可以被分成完全相同的N个标准段，这里被分成28个标准
段。
图3示出本发明一实施例的标准段的结构示意图。图4A示出本发明一实
施例的法兰段301的结构示意图。图4B示出本发明一实施例的中间段303的
结构示意图。图4C示出本发明一实施例的座舱段302的结构示意图。图4D示
出本发明一实施例的轨道304的结构示意图。如图3、4A、4B、4C、4D所示，
每个标准段包括两个法兰段301、两个座舱段302、中间段303和两个轨道304。
较佳地，在上述步骤101中还包括下述步骤，
a)搭设预拼装胎架；
b)将预先制作好的法兰段301、座舱段302、中间段303吊装放置到拼装
胎架上，两个法兰段301设置在中间段303的两端，在中间段303上分别设置
两个座舱段302，调整到预定位置点焊固定并烧焊对接环焊缝；
c)在法兰段301、座舱段302和中间段303的两侧安装轨道304。
在座舱段302朝向摩天轮转轮中心方向上设有两个拉索连接支座3021，每
个拉索连接支座3021上设有拉索孔3022。
图5示出本发明一实施例的预拼装段的结构示意图。如图所示，预拼装段
包括第n个标准段、第n+1个标准段和第n+3个标准段首尾衔接。较佳地，在前
述的步骤103中的三维坐标系是以第n个标准段的外侧的座舱段302的两个拉
索孔3022的圆心之间的中点P-3与P-4作为三维坐标系的零点，将零点和第
n+2个标准段的外侧的座舱段302的两个拉索孔3022的圆心P-27与P-28之间
的中点连线作为三维坐标系的X轴。
较佳地，测量点包括设置在法兰段301的厚度方向上、中间段303的中间位
置上以及座舱段302的拉索孔3022位置上。
较佳地，在前述的步骤106中还包括测量法兰贴合间隙以及轨道304的对接
处数据。更佳地，比较测量点的实际三维坐标数据和理论三维坐标数据，包括分
析弦长、线性、法兰贴合度和轨道304对接错边量。其中，对弦长、线性和法兰贴
合度的调整通过端口机对预拼装段进行修正，轨道304对接错边量的调整通过局部
堆焊和打磨进行修正。
下面结合一具体的摩天轮转轮制造实例来说明本发明的预拼装方法。参考图1
所示，将直径143m的摩天轮转轮等分为28个相同的标准段，各标准段具有一定
的互换性，各标准段之间采用法兰两两连接。每个标准段弧长约16m，其主体结构
为φ2000mm圆筒体。结合图3、4A、4B、4C、4D所示，标准段300的圆筒体由
法兰段301、座舱段302和中间段303拼接而成。由于圆筒体刚性大无法折弯，采
用以折代曲的方法，即两座舱段302将圆筒体分成三段，三段均做成直线段，并保
证制作的标准段300的两端口原有斜度。标准段300两端的法兰段301各放10mm
机加工余量，标准段300整体制作拼装成型后，整体划线，采用数控镗铣床加工两
端法兰面。在其两侧各安装有π型的轨道304，在距离标准段两端各4米处各安装
有1段长度为1米的座舱段302。座舱段302在圆弧的外侧面为观景舱连接的法兰
支座3023，内侧(即为朝向摩天轮转轮中心方向)为2个拉索连接支座3021，在每
个拉索连接支座3021上设有拉索孔3022。
法兰段301、座舱段302、中间段303及轨道304单独制作后进行标准段的拼
装。由于整体结构采用以直代曲形式，法兰段301、座舱段302、中间段303及轨
道304之间存在线性，拼装时需严格控制座舱段302之间的开档尺寸(公差为±
1mm)，座舱段302之间的夹角(公差为±0.2°)等尺寸，保证最终线性满足要
求。标准段300的具体制作步骤如下：
1.搭设预拼装胎架(图未示)，按各标准段300的中心线的尺寸画地样线。
2.将预先制作好的法兰段301、座舱段302、中间段303吊装放置到拼装
胎架上，两个法兰段301设置在所述中间段303的两端，在所述中间
段303上分别设置所述两个座舱段302。
3.将法兰段301、中间段303、座舱段302按图纸尺寸调整到位，点焊固定，
利用莱卡测量仪测量标准段的相关尺寸，合格后烧焊对接环焊缝。
4.在法兰段301、座舱段302和中间段303的两侧安装π型轨道304。
制作预拼装段。设计预拼装段的标准段拼装专用搁座，为便于调节，每个标
准段300采用两个搁座。划出标准段300三段(1+1+1)拼装地样线，在N个标准段
中取任意取第一标准段、第二标准段和第三标准段吊装至搁座,根据地样线进行调
整。
建立三维坐标系。图5示出本发明一实施例的预拼装段的结构示意图，如
图所示，预拼装段包括第一标准段(第n个标准段)、第二标准段(第n+1个标准段)
和第三标准段(第n+2个标准段)。利用高精度莱卡测量仪找出第一标准段和第三标
准段最外侧的拉索孔3022圆心，即图中点P-3、P-4、P-27、P-28，将P-3与P-4
连线，P-27与P-28连线，将两连线分别取中点，再以两中点为端点，扫出一条线
作为X轴并将P-3与P-4连线的中点作为零点位置，开出X/Y/Z三维坐标系。
选取测量点。其中法兰段301测量点设置在法兰端厚度方向，中间段303测
量点设置在筒体中间位置，座舱段302测量点设置在拉索孔3022位置。如图5所
示，在转轮法兰端取测量点P-1、P-2、P-9、P-10、P-11、P-12、P-19、P-20、P-21、
P-22、P-29、P-30，第一标准段的中间筒体取测量点P-5与P-6，第二标准段的中
间筒体取测量点P-15与P-16，第三标准段的中间筒体取测量点P-25与P-26，以
及各座舱段302的拉索孔3022圆心分别取测量点P-7、P-8、P-13、P-14、P-17、
P-18、P-23、P-24、P-27、P-28，测出各测量点的实际三维坐标数据并做好记录。
建立摩天轮转轮的3D模型，从中抓取出上述多个测量点的理论三维坐标数
据。测量转轮法兰贴合间隙，利用高精度莱卡测量仪测量轨道304对接处轨道304
数据。
比较各测量点的实际三维坐标数据和理论三维坐标数据，分析出以下关键点:
①弦长：保证单个或多个标准段长度符合要求，也间接地保证摩天轮转轮分段拼装
后的线性满足要求；②线性：保证所有标准段拼装后能成为一个合格的圆(摩天轮
轮盘)；③拉索孔偏离值：确保拉索孔偏离值在拉索可调范围内(拉索可调范围≤
25mm)；④法兰贴合度：确保拼装后法兰贴合面间隙≤0.75mm，并且保证至少
50％以上的接触面的贴合间隙≤0.25mm；⑤轨道304对接错边量:确保错变量≤
2mm,使驱动轮能平稳运行。
若发现尺寸超差，则找出超差位置，并根据超差情况模拟出最优调整参数。
根据模拟参数对预拼装段进行调整并再次测量调整后的拼装数据。
经调整后未发现尺寸超差，将第一标准段吊出，吊入第四标准段，将第四标
准段和第三标准段进行拼装。第二、第三和第四标准段形成一预拼装段，重复上述
步骤，即拆除一侧的标准段，加入还未拼装过的标准段。采用如此轮回拼装的方法
完成所有标准段的转轮拼装。拆下的标准段可以先行发运到最后拼装地进行拼装，
从而便于整个摩天轮转轮可以边制造、边分批次发运、边现场拼装。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技
术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精
神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神
范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。