CN101776552A

CN101776552A - 用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置

Info

Publication number: CN101776552A
Application number: CN200910056829A
Authority: CN
Inventors: 刘新平; 吴俊�; 励勋芳
Original assignee: ZHUGUANG MACHINERY CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: ZHUGUANG MACHINERY CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-14

Abstract

一种用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，包括动力驱动单元、液压顶升单元和电气控制单元。动力驱动单元通过变频电机、齿轮变速箱带动齿轮、轴控制放绳滚筒和收绳滚筒转动，产生所需检测的拉力；液压顶升单元通过PLC来设定电气控制单元的拉力，油缸压力通过压力变送器输至PLC，通过PLC控制油缸进或退，保持压力恒定；电气控制单元在放绳和收绳处装有张力传感器，自动张力控制仪根据张力传感器的检测张力，PLC根据拉力需要设定张力，分别自动调整放绳制动力矩和转矩的缴磁电流，从而控制钢丝绳放/收绳张力，使放/收绳可保持同步，实现了钢丝绳无级变速；所述装置适用于测量绳、缆、线、带或类似柔性部件的张力检测传动和控制装置领域。

Description

用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置

技术领域

本发明涉及测量力、应力、转矩、功、机械功率、机械效率或流体压力的检测、控制领域，特别涉及一种测量绳、缆、线、带或类似柔性部件的张力的检测传动和控制装置。

背景技术

目前，电力系统野外作业用大张力钢丝绳装置的检测、维护和保养均使用了大张力钢丝绳自动清洗、检测、上油装置。而其中的钢丝绳张力检测传动及控制部分是进行大张力钢丝绳自动清洗、检测、上油装置的核心部件，它能够检测大张力钢丝绳的拉力强度，从而保证钢丝绳的使用安全。

大张力钢丝绳自动清洗、检测、上油装置的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，由于钢丝绳在检测放绳过程中因张力作用使钢丝绳拉紧、变长，为使张力恒定，从而必须使收绳速度大于放绳速度。

目前市场上用于大张力钢丝绳自动清洗、检测、上油装置的钢丝绳张力检测驱动装置采用差动式驱动装置，其主要类型有以下几种：

一.将力电传感器串接在钢丝绳一端，直接将钢丝绳的张力转化为电信号；

二.压轮连接到力电传感器，再连接推进机构。

上述两种办法的共同缺点是：检测时均需将钢丝绳断开与力电传感器的连接，只能测量钢丝绳一端或两端固定的场合，绳速为零；一个力电传感器只能测一根钢丝绳，且为固定式，使用不便，需要二套液压或电力传动机构；自身重量重，体积大，悬臂机构，不便携带；安装调试、维护保养困难控制复杂，故障率高，应用面狭窄；结构复杂，制造成本高。

公开号为CN1105755，公开日为1995年7月26日的中国专利公开了一种提升机钢丝绳张力在线检测装置，可直接测量钢丝绳的张力。其工作原理是，由单片机采集数据，以钢丝绳为传导媒体，利用频移键控(FSK)及锁相环调频电路(PLL-FM)进行两级调制，通过沿井筒升降的发射装置作定向发射。在井口的接收装置，采用自动增益控制、窄带滤波器及FM-FSK两级解调，将接收到的信号用单片机处理、通过打印、数显及报警来实现钢丝绳张力的在线监测。

公开号CN2783294，公开日为2006年5月24日的中国专利公开了一种无断点钢丝绳张力检测装置，所述装置适用于间接测量矿井提升钢丝绳、罐道钢丝绳等无断点受力钢丝绳的张紧力，该装置由上下导向轮、中间轮、U型夹、力电传感器、调整螺母、受力丝杆、测力支架、锁紧螺母和位移量块组成，不需要改变钢丝绳的受力结构，就能准确地间接测量出正在受力钢丝绳的实时张紧力。

上述两项专利涉及矿业开采用钢丝绳检测，与本发明工作环境不同。

公开号为CN2689206，公开日为2005.年3月30日的中国专利公开了一种钢丝绳张力检测力电转换器。该力电转换器有支架，支架二端连接有绳轮，支架的中间部位连接有力电检测轮。力电检测轮有一滑块，滑块的一侧有导向键，滑块的一端连接有压轮，另一端连接有丝杠，在滑块与丝杠之间连接有力电传感器；该力电转换器为一个弓形结构的整体，保证了刚度，减轻了自身的重量，在不破坏在用钢丝绳的工作状态下，检测钢丝绳张力。然而，该专利仅仅对力电转换器做了改进，用来检测钢丝绳张力，其检测性能不稳定，操作、控制不便。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种结构简单，传递转矩大，控制方便，制造成本低的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置。所述用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置在实际使用中检测性能稳定，操作使用简单，方便，制造成本低。

本发明的技术方案是：

一种用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，包括动力驱动单元(A)，以及和动力驱动单元连接的液压顶升单元(B)和电气控制单元(C)；其特征在于动力驱动单元(A)，液压顶升单元(B)和电气控制单元(C)之间由机械传动链带动转动。

所述的动力驱动单元(A)由变频电机、齿轮变速箱、主齿轮、一号从动齿轮、二号从动齿轮、一号收绳滚筒、二号收绳滚筒、一号放绳滚筒和二号放绳滚筒所组成；启动时变频电机带动齿轮变速箱，然后通过主齿轮带动一号从动齿轮和二号从动齿轮，二个齿轮轴再同时分别带动一号放绳滚筒，二号放绳滚筒和一号收绳滚筒，二号收绳滚筒转动。

所述的收绳滚筒直径大于放绳滚筒直径。

所述的液压顶升单元(B)由一号滑轮、二号滑轮、三号滑轮、油缸和压力变送器组成；三个滑轮通过机械传动链带相互连接，油缸的压力通过压力变送器输至可编程控制器(简称PLC)，通过PLC控制油缸进或退来控制滑轮组的钢丝绳拉力增加或减少。

所述的油缸是通过PLC控制液压系统给油缸的A口或B口进油来保持压力恒定。

所述的电气控制单元(C)由一号自动张力控制仪、自动调整磁粉制动器、一号链轮、被测钢丝盘、二号自动张力控制仪、磁粉离合器、齿箱、二号链轮、收绳电机、收绳盘和被测钢丝绳组成；

优选的是一号自动张力控制仪调整控制磁粉制动器的放绳制动力矩，然后通过一号链轮来改变被测钢丝盘中的被测钢丝绳的制动力矩，控制放绳张力；

优选的是二号自动张力控制仪调整控制磁粉离合器转矩的缴磁电流，然后收绳电机和齿箱通过磁粉离合器的缴磁电流所产生的转矩来控制二号链轮调整收绳盘的收绳速度。

所述的电气控制单元(C)在放绳和收绳处装有放绳张力传感器、收绳张力传感器；一号自动张力控制仪和二号自动张力控制仪根据张力传感器输出的检测张力信号来控制张力。

所述的液压顶升单元(B)中的压力变送器和电气控制单元(C)中的放绳张力传感器、一号自动张力控制仪、磁粉制动器、收绳张力传感器、二号自动张力控制仪、磁粉离合器通过PLC形成闭环控制。

所述的磁粉制动器和磁粉离合器缴磁电流大小可自控。

所述的磁粉制动器和磁粉离合器缴磁电流大小也可手控。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.结构简单，只需一条传动链，制造成本低；

2.二绳的转矩相互抵消，传递转矩大；

3.体积小，安装、维修方便；

4.控制简单，放绳和收绳不容易失调，保持同步；

5.钢丝绳调速简单，可实现无级变速，提高生产效率。

附图说明

图1用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置原理图；

图2钢丝绳张力检测传动具体结构示意图。

图中1-变频电机，2-齿轮变速箱，3-主齿轮，4-一号从动齿轮，5-二号从动齿轮，6-一号收绳滚筒，7-二号收绳滚筒，8-一号放绳滚筒，9-二号放绳滚筒，10-一号滑轮，11-二号滑轮，12-三号滑轮，13-油缸，14-压力变送器，15-放绳张力传感器，16-一号自动张力控制仪，17-磁粉制动器，18-一号链轮，19-被测钢丝盘，20-收绳张力传感器20，21-二号自动张力控制仪，22-磁粉离合器，23-齿箱，24-二号链轮，25-收绳电机，26-收绳盘，27-被测钢丝绳，28-支架，29-轴承座，30-一号传动轴，31-二号传动轴，32-上支撑板，33-下支撑板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明钢丝绳张力检测传动及控制系，作进一步说明。

如图1所示，本发明的钢丝绳张力检测用传动及控制装置包括动力驱动单元(A)、液压顶升单元(B)和电气控制单元(C)。

动力驱动单元(A)由变频电机1、齿轮变速箱2、主齿轮3、一号从动齿轮4、二号从动齿轮5、一号收绳滚筒6、二号收绳滚筒7、一号放绳滚筒8和二号放绳滚筒9所组成。启动时变频电机1带动齿轮变速箱2，然后通过主齿轮3带动一号从动齿轮4和二号从动齿轮5，二个齿轮轴再同时分别带动一号放绳滚筒6，二号收绳滚筒7和一号收绳滚筒8，二号放绳滚筒9转动，使钢丝绳通过液压顶升单元(B)后产生所需要检测的拉力。

液压顶升单元(B)由一号滑轮10、二号滑轮11、三号滑轮12、油缸13和压力变送器14组成，拉力的设定通过电气控制单元的PLC可编程控制器，油缸13的压力通过压力变送器14输至PLC(图中未示出)，通过PLC控制油缸进或退，通过一号滑轮10、二号滑轮11和三号12滑轮使钢丝绳拉力增加或减少。为使拉力保持在设定值，通过压力变送器的压力反馈信号输至PLC，通过PLC控制液压系统给油缸的A口或B口进油，保持压力恒定。

电气控制单元(C)由放绳张力传感器15、一号自动张力控制仪16、自动调整磁粉制动器17、一号链轮18、被测钢丝盘19、收绳张力传感器20、二号自动张力控制仪21、磁粉离合器22、齿箱23、二号链轮24、收绳电机25、收绳盘26和被测钢丝绳27组成。为使油缸活塞杆位置稳定，在放绳和收绳处装有放绳张力传感器15和收绳张力传感器20，PLC根据拉力需要设定张力。自动张力控制仪16/21根据张力传感器15/20输出的检测张力信号来控制张力。一号自动张力控制仪16、二号自动张力控制仪21分别自动调整磁粉制动器17的放绳制动力矩和收绳磁粉离合器22转矩的缴磁电流。通过一号链轮18、改变被测钢丝盘19的被测钢丝绳27的制动力矩，控制放绳张力；通过收绳电机25和齿箱23控制的磁粉离合器22、二号链轮24，根据磁粉离合器22缴磁电流所产生的转矩，控制收绳盘26收绳速度，从而控制了收绳张力。

钢丝绳张力检测传动具体结构如图2所示，它由变频电机1、齿轮变速箱2、主齿轮3、一号从动齿轮4、二号从动齿轮5、一号收绳滚筒6、二号收绳滚筒7、一号放绳滚筒8和二号放绳滚筒9、支架28，轴承座29、一号传动轴30、二号传动轴31、上支撑板32和下支撑板33组成。该传动机构由于在转动过程放绳和收绳二绳的转动力矩大小相等，方向相反，二转矩相互抵消，从而稳定性好。结构本有足够刚性和强度，因而本发明较小的结构能承受较大的负载。

本发明结构简单，制造成本低，体积小，安装、维修方便控制简单，放绳和收绳不容易失调传递转矩大，并钢丝绳调速简单，可实现无级变速，适用于测量绳、缆、线、带或类似柔性部件的张力检测传动和控制装置领域。

Claims

1.一种用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，包括动力驱动单元(A)，以及和动力驱动单元连接的液压顶升单元(B)和电气控制单元(C)，其特征在于，动力驱动单元(A)，液压顶升单元(B)和电气控制单元(C)之间由机械传动链带动转动。

2.如权利要求1所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于，所述的动力驱动单元(A)由变频电机(1)、齿轮变速箱(2)、主齿轮(3)、一号从动齿轮(4)、二号从动齿轮(5)、一号收绳滚筒(6)、二号收绳滚筒(7)、一号放绳滚筒(8)和二号放绳滚筒(9)所组成；启动时变频电机带动齿轮变速箱，然后通过主齿轮带动一号从动齿轮和二号从动齿轮，二个齿轮轴再同时分别带动一号放绳滚筒，二号放绳滚筒和一号收绳滚筒，二号收绳滚筒转动。

3.如权利要求2所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的收绳滚筒直径大于放绳滚筒直径。

4.如权利要求1所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的液压顶升单元(B)由一号滑轮(10)、二号滑轮(11)、三号滑轮(12)、油缸(13)和压力变送器(14)组成；三个滑轮通过机械传动链带相互连接，油缸的压力通过压力变送器输至可编程控制器，通过可编程控制器控制油缸进或退来控制滑轮组的钢丝绳拉力增加或减少。

5.如权利要求4所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的油缸是通过可编程控制器控制液压系统给油缸的A口或B口进油来保持压力恒定。

6.如权利要求1所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的电气控制单元(C)由一号自动张力控制仪(16)、自动调整磁粉制动器(17)、一号链轮(18)、被测钢丝盘(19)、二号自动张力控制仪(21)、磁粉离合器(22)、齿箱(23)、二号链轮(24)、收绳电机(25)、收绳盘(26)和被测钢丝绳(27)组成；

一号自动张力控制仪(16)调整控制磁粉制动器(17)的放绳制动力矩，然后通过一号链轮(18)来改变被测钢丝盘(19)中的被测钢丝绳(27)的制动力矩，控制放绳张力；

二号自动张力控制仪(21)调整控制磁粉离合器(22)转矩的缴磁电流，然后收绳电机(25)和齿箱(23)通过磁粉离合器(22)的缴磁电流所产生的转矩来控制二号链轮(24)调整收绳盘(26)的收绳速度。

7.如权利要求1所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的电气控制单元(C)在放绳和收绳处装有放绳张力传感器(15)、收绳张力传感器(20)；一号自动张力控制仪(16)和二号自动张力控制仪(21)根据张力传感器输出的检测张力信号来控制张力。

8.根据权利要求1所述的用于钢丝绳张力检测的传动和控制装置，其特征在于所述的液压顶升单元(B)中的压力变送器(14)和电气控制单元(C)中的放绳张力传感器(15)、一号自动张力控制仪(16)、磁粉制动器(17)、收绳张力传感器(20)、二号自动张力控制仪(21)、磁粉离合器(22)通过可编程控制器形成闭环控制。