CN104931721B - 一种绞盘的线速度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绞盘的线速度测量装置，该绞盘包括绞盘支架及设于绞盘支架上的卷筒，在卷筒上缠绕有钢丝绳，压绳杆的一端铰接于绞盘支架上，另一端在预压紧弹簧的推动下紧贴于最外层钢丝绳上，该测量装置包括卷径测量模块、卷筒转速测量模块以及绞盘线速度计算模块，所述卷径测量模块用于测量当前的钢丝绳卷径r，所述卷筒转速测量模块用于测量卷筒转速ω，所述绞盘线速度计算模块根据当前的钢丝绳卷径r及卷筒转速ω计算出卷筒上最外层钢丝绳线速度v为：V＝ω·r。本发明测量精度更高，因此，可以在容许的精确度范围完成绞盘钢丝绳的线速度在线检测。

Description

一种绞盘的线速度测量装置

技术领域

本发明涉及绞盘的线速度测量装置。

背景技术

绞盘一般采用一个卷筒容纳钢丝绳，在卷筒驱动下钢丝绳分层叠加进入卷筒。通常，卷筒由恒速电机或定量马达驱动，具有恒定转速。因此，钢丝绳的线速度在卷筒转速不变时会随着层数迭高或缩减而变化。在许多现有绞盘应用中，钢丝绳线速度的在线检测方法为：在绞盘出绳的一定距离外安装一个与钢丝绳摩擦而转动的导轮，并通过检测导轮的转速来获取钢丝绳线速度。

在使用导轮方式检测绞盘的钢丝绳线速度时，导轮与钢丝绳之间需要通过预紧力机构来维护两者间可靠的摩擦咬合，从而防止打滑带来的不准确检测结果。该方法结构复杂、不易安装，且在绳与轮间发生打滑时的钢丝绳线速度检测结果不可信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种绞盘的线速度测量装置，方便检测绞盘线速度，且检测结果更加准确。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种绞盘的线速度测量装置，该绞盘包括绞盘支架及设于绞盘支架上的卷筒，在卷筒上缠绕有钢丝绳，压绳杆的一端铰接于绞盘支架上，另一端在预压紧弹簧的推动下紧贴于最外层钢丝绳上，该测量装置包括卷径测量模块、卷筒转速测量模块以及绞盘线速度计算模块，所述卷径测量模块用于测量当前的钢丝绳卷径r，所述卷筒转速测量模块用于测量卷筒转速ω，所述绞盘线速度计算模块根据当前的钢丝绳卷径r及卷筒转速ω计算出卷筒上最外层钢丝绳线速度v为：V＝ω·γ。

优选的，所述钢丝绳卷径r采用下式进行计算，γ＝d·Sinα，d为压绳杆与绞盘支架的铰接中心点离卷筒中心的距离，α为压绳杆相对于绞盘中垂线的摆角。

优选的，所述摆角α通过旋转电位计进行检测。

优选的，所述卷筒转速测量模块包括测速齿环及接近开关，所述测速齿环安装于卷筒其中一侧的侧板上，所述测速齿环外圆周均匀分布有凸齿，当卷筒转动时，测速齿环上的凸齿将顺序经过接近开关并触发出一列高低电平的脉冲信号，通过检测脉冲信号的频率f，并结合测速齿环的齿数n，即可按如下公式计算得出卷筒的转速ω，ω＝f/(60·n)。

本发明采用的绞盘线速度测量装置通过测量当前的钢丝绳卷径r及卷筒转速ω计算出卷筒上最外层钢丝绳线速度，钢丝绳卷径r及卷筒转速ω是利用已有的传感器或者测量原理进行测量，测量精度也更高，因此，可以在容许的精确度范围完成绞盘钢丝绳的线速度在线检测。

因此，本发明的绞盘线速度测量装置具有如下显著优点：

(1)结构紧凑、安装简单且可靠。

(2)可以利用已有的技术成熟、经济实惠的传感器元件实现参数检测。

(3)充分利用绞盘现有机械结构，无需显著的改装。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是绞盘的侧面视图；

图2是绞盘当前卷径与压绳杆摆角的几何关系图；

图3是绞盘的理论工作模型；

图4是卷筒转速测量模块结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种绞盘的线速度测量装置，该绞盘包括绞盘支架2及设于绞盘支架2上的卷筒3，绞盘支架2安装于绞盘底座1上，在卷筒3上缠绕有钢丝绳6，压绳杆4的一端铰接于绞盘支架2上，另一端在预压紧弹簧5的推动下紧贴于最外层钢丝绳上。

具体的，本发明的测量装置包括卷径测量模块、卷筒转速测量模块以及绞盘线速度计算模块，所述卷径测量模块用于测量当前的钢丝绳卷径r，所述卷筒转速测量模块用于测量卷筒转速ω，所述绞盘线速度计算模块根据当前的钢丝绳卷径r及卷筒转速ω计算出卷筒上最外层钢丝绳线速度v为：V＝ω·γ。

所述钢丝绳卷径r采用下式进行计算，γ＝d·Sinα，d为压绳杆与绞盘支架的铰接中心点离卷筒中心的距离，α为压绳杆相对于绞盘中垂线的摆角。

所述摆角α通过旋转电位计进行检测。

所述卷筒转速测量模块包括测速齿环8及接近开关9，所述测速齿环8安装于卷筒其中一侧的侧板7上，所述测速齿环外圆周均匀分布有凸齿，当卷筒转动时，测速齿环上的凸齿将顺序经过接近开关9并触发出一列高低电平的脉冲信号，通过检测脉冲信号的频率f，并结合测速齿环的齿数n，即可按如下公式计算得出卷筒的转速ω，ω＝f/(60·n)。

本发明充分利用绞盘已有的机械结构，加装两个传感器并获取其对应的检测参数来完成绞盘线速度的在线检测；传感器之一，测速齿环8及接近开关9组成的卷筒转速测量传感器，实现绞盘卷筒的转速检测；传感器之二，旋转电位计，通过旋转电位计测量摆角α，然后根据计算公式运算实现绞盘当前钢丝绳卷径的检测，最后，通过综合两个传感器的实测值及有关几何尺寸，可以计算出当前的钢丝绳线速度，上述参数由绞盘线速度计算模块进行采集及计算并自动完成。

在实际应用中，只要有效获取以上两个参数值，两种传感器可以采取各种具体的实现方式。特别的，本发明给出了转速检测的一种经济型实现，即利用接近开关及布置于卷筒侧板的测速齿环实现脉冲法测速。

如图1所示，为绞盘的侧面视图的示意图，此时卷筒上缠绕有四层钢丝绳，r为当前卷径。压绳杆的一端铰接于绞盘支架上，另一端在预压紧弹簧的推动下紧贴于最外层钢丝绳，当卷径r改变时，压绳杆相应地摆动。通常，压绳杆可以采用绞盘的压绳器作为一种快速便捷的具体实现。其中，压绳杆与支架的铰接中心点离卷筒中心的距离为d，压绳杆相对于绞盘中垂线的摆角为α。

如图2所示，为绞盘当前卷径与压绳杆摆角的几何关系图。由于压绳杆紧贴于最外层钢丝绳但无机械连接，压绳杆事实上成了最外层钢丝绳外廓园形的切线，因此压绳杆与通过该切点的半径线始终保持垂直。按照图中所示的直角三角形，可以由如下公式计算出当前卷径r。

γ＝d·Sinα

此外，绞盘的理论工作模型如图3所示，卷筒转速为ω，卷径为r，则卷筒上最外层钢丝绳线速度V为：

V＝ω·γ

因此结合以上两个关系式，可以得出如下公式：

V＝ω·d·Sinα

由于压绳杆铰接于绞盘支架上，因此d为固定常数。钢丝绳线速度V的计算只需通过在线检测卷筒转速ω及压绳杆摆角α的实际值就可得出。

在具体的参数检测实现中，摆角α的检测可以采用旋转电位计的方式，安装及使用均十分便捷，这里不再赘述。

关于卷筒转速ω的检测，由于现有转速传感器通常为轴输入型，而绞盘的卷筒往往并不提供用于测速的轴。考虑到此实际应用情况，需要采用一种真正适用于绞盘本体结构的转速检测方法。如图4所示，测速齿环为一加装于卷筒侧板(可以是两侧中的任何一侧)的附件，该测速齿环的边缘均匀分布有矩形齿。当卷筒转动时，齿环上的矩形齿将顺序经过一非接触式的接近开关，从而触发出一列高低电平的脉冲信号，通过检测脉冲信号的频率f，并结合测速齿环的齿数n，即可按如下公式计算得出卷筒的转速ω：ω＝f/(60·n)单位：RPM。

另外，可以在绞盘上设置一个LED显示屏，这样，便于将实时获得的绞盘线速度进行显示。

Claims (1)

1.一种绞盘的线速度测量装置，该绞盘包括绞盘支架及设于绞盘支架上的卷筒，在卷筒上缠绕有钢丝绳，压绳杆的一端铰接于绞盘支架上，另一端在预压紧弹簧的推动下紧贴于最外层钢丝绳上，其特征在于：该测量装置包括卷径测量模块、卷筒转速测量模块以及绞盘线速度计算模块，所述卷径测量模块用于测量当前的钢丝绳卷径r，所述卷筒转速测量模块用于测量卷筒转速ω，所述绞盘线速度计算模块根据当前的钢丝绳卷径r及卷筒转速ω计算出卷筒上最外层钢丝绳线速度v为：V＝ω·r，所述钢丝绳卷径r采用下式进行计算，r＝d·Sinα，d为压绳杆与绞盘支架的铰接中心点离卷筒中心的距离，α为压绳杆相对于绞盘中垂线的摆角，所述摆角α通过旋转电位计进行检测，所述卷筒转速测量模块包括测速齿环及接近开关，所述测速齿环安装于卷筒其中一侧的侧板上，所述测速齿环外圆周均匀分布有凸齿，当卷筒转动时，测速齿环上的凸齿将顺序经过接近开关并触发出一列高低电平的脉冲信号，通过检测脉冲信号的频率f，并结合测速齿环的齿数n，即可按如下公式计算得出卷筒的转速ω，ω＝f/(60·n)。