CN107504019B - 一种海洋船用绞车负载模拟实验装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种海洋船用绞车负载模拟实验装置和方法，包括负载绞车、测试装置、液压系统和控制系统；负载绞车包括底座和安装在底座上液压马达、测试卷筒和减速机，液压马达通过万向节连接减速机输入端，减速机输出端通过联轴器与测试卷筒连接，液压马达与液压系统连接，在所述测试卷筒上缠绕有缆绳，缆绳一端穿过测试装置后与待测绞车连接；测试装置包括支撑架，在支撑架上安装有一个较高的第一滑轮和两个较矮的第二滑轮，两个第二滑轮分别布置在第一滑轮两侧，在支撑架上安装有用来检测第一滑轮承载压力的压力传感器和用于检测第一滑轮转速的转速传感器，两个第二滑轮将测试卷筒上的缆绳压在第一滑轮上。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋船用绞车负载模拟实验装置和方法。
背景技术
目前，绞车试验设备常规的加载方式有配重、测功机和摩擦片三种。其中，采用塔式配重机械传动方式，设备笨重、占地面积大、施工困难，在实际操作过程存在较大的安全隐患，而且测试出来的绞车某些性能数据存在缺陷，如无法提供符合实际工况的连续负载和驱动力矩、测量的绞车提升速度为平均速度无法测出绞车的速度变化等。采用测功机加载方式，利用电机的倒拖原理完成加载工作，但是在于负载测量时，只能被动运行，无法主动加载，且绞车低速运转时无法准确获得绞车性能测试参数；而摩擦片的加载方式中，无法对摩擦力的大小进行精确控制
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种海洋船用绞车负载模拟实验装置和方法，能够模拟绞车各种工况变化，准确获取绞车负载和转速等性能参数，完成不同压力规格下不同类型的绞车的压力加载试验。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案为：一种海洋船用绞车负载模拟实验装置，包括负载绞车、测试装置、液压系统和控制系统；
负载绞车包括底座和安装在底座上的液压马达、测试卷筒和减速机，液压马达通过万向节连接减速机输入端，减速机输出端通过联轴器与测试卷筒连接，液压马达与液压系统连接，在所述测试卷筒上缠绕有缆绳，缆绳一端穿过测试装置后与待测绞车连接；
测试装置包括支撑架，在支撑架上安装有一个较高的第一滑轮和两个较矮的第二滑轮，两个第二滑轮分别布置在第一滑轮两侧，在支撑架上安装有用来检测第一滑轮承载压力的压力传感器和用于检测第一滑轮转速的转速传感器，两个第二滑轮将测试卷筒上的缆绳压在第一滑轮上；
所述控制系统包括PLC控制器、液晶显示模块和按键输入模块，转速传感器和压力传感器将监测的信号传输给PLC控制器。
所述液压系统包括油箱、变量泵、变频电机、比例溢流阀、二位二通换向阀、三位四通换向阀、液位传感器、加热器和温度传感器；变频电机驱动变量泵旋转，变量泵进油口通过进油管与油箱连通，变量泵出油口通过出油管与液压马达连接，三位四通换向阀安装在出油管上，所述出油管通过两条分支管道与油箱连通，比例溢流阀和二位二通换向阀分别安装在两条分支管道上，三位四通换向阀放油口通过放油管与油箱连通，在放油管上安装有多个单向节流阀，液位传感器、加热器和温度传感器均安装在油箱内，液位传感器和温度传感器将监测到的信号均传输给PLC控制器，PLC控制器控制二位二通换向阀、三位四通换向阀、比例溢流阀、变频电机和加热器。
一种海洋船用绞车负载模拟实验装置对待测绞车进行模拟实验的方法，当系统处于回收工况时，待测绞车收卷缆绳，负载绞车放绳；
实验方法为：启动待测绞车收绳模式，启动变量泵，二位二通换向阀通电，三位四通换向阀换至左位，待测绞车回收负载绞车上的缆绳，此时待测绞车收绳速度大于负载绞车放绳速度，通过调节比例溢流阀逐步增加待测绞车负载，直至压力传感器检测到测试拉力达到设定值，同时增加负载绞车上变频电机的转速，变量泵输出流量向液压马达补油，负载绞车的转速逐渐增大，负载绞车放绳速度提高至设定值，完成待测绞车的回收工况实验，通过压力传感器和转速传感器示数变化，便可了解回收工况下待测绞车的运行特性。
当系统处于布放工况时，待测绞车释放缆绳，负载绞车收绳：
实验方法为：二位二通换向阀断电，负载绞车卸荷并机械制动；启动待测绞车放绳模式后，通过调节比例溢流阀使测试拉力略大于设定值，此时测试绞车流量调为最小；负载绞车工作，松开机械制动，三位四通换向阀换至右位，负载绞车液压马达反转，根据待测绞车放缆速度调节变量泵流量改变液压马达速度，使待测绞车放绳速度小于负载绞车缆绳收卷速度，变量泵输出多余的流量通过电磁溢流阀流回油箱，完成待测绞车布放工况实验，通过压力传感器和转速传感器示数变化，便可了解布放工况下待测绞车的运行特性。
本发明的有益效果为：
（1）结构设计上，本试验装置采用两条台绞车进行试验，其中一台绞车作为待测绞车，另外一台绞车做为模拟负载，突破了以往试验装置针对不同的试验对象要分别设计加载装置的弊端，扩大了试装置的适用范围，实现了一种试验装置可对结构尺寸不同的若干型号的绞车进行检测分析。
（2）采用液压系统对液压马达的输出压力和流量进行控制，从而实现对缆绳中张力和速度的调节，不仅较好地模拟待测绞车的实际工况，而且其运行平稳性和安全性高。
（3）加载实验装置模拟的负载转速和负载力矩可分别单独控制，控制方便灵活。
（4）该实验装置具有主动加载和被动加载两种方式，具备较好的实用价值和经济价值，可推广至其他类似工程领域。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明关于测试装置的结构示意图；
图3为本发明关于控制系统的连接关系示意图。
图中：负载绞车1、测试装置2、液压系统3、控制系统4、待测绞车5、缆绳6、测试卷筒11、底座12、减速机13、万向节14、双向液压马达15、支撑架21、第二滑轮22、第一滑轮23、转速传感器24、压力传感器25、分支管道30、油箱31、出油管32、三位四通换向阀33、二位二通换向阀34、比例溢流阀35、变量泵36、变频电机37、液位传感器38、温度传感器39、加热器40。
具体实施方式
如图1和2所示，一种海洋船用绞车负载模拟实验装置，包括负载绞车1、测试装置2、液压系统3和控制系统4；
负载绞车1包括底座12和安装在底座12上双向液压马达15、测试卷筒11和减速机13，液压马达15通过万向节14连接减速机13输入端，减速机13输出端通过联轴器与测试卷筒11连接，液压马达15与液压系统3连接，在所述测试卷筒11上缠绕有缆绳6，缆绳6一端穿过测试装置2后与待测绞车5连接；
测试装置2包括支撑架21，在支撑架21上安装有一个较高的第一滑轮23和两个较矮的第二滑轮22，两个第二滑轮22分别布置在第一滑轮23两侧，在支撑架21上安装有用来检测第一滑轮23承载压力的压力传感器25和用于检测第一滑轮23转速的转速传感器24，两个第二滑轮22将测试卷筒11上的缆绳6压在第一滑轮23上；当缆绳6受力时，其拉力通过第一滑轮23传递到压力传感器25，采用此方法测量简单、测量精度较高，可对缆绳6张力进行动态测量。
所述控制系统4包括PLC控制器、液晶显示模块和按键输入模块，转速传感器24和压力传感器25将监测的信号传输给PLC控制器。
所述液压系统3包括油箱31、变量泵36、变频电机37、比例溢流阀35、二位二通换向阀34、三位四通换向阀33、液位传感器38、温度传感器39和加热器40；变频电机37驱动变量泵36旋转，变量泵36进油口通过进油管与油箱31连通，变量泵36出油口通过出油管32与液压马达15连接，三位四通换向阀33安装在出油管32上，所述出油管32通过两条分支管道30与油箱31连通，比例溢流阀35和二位二通换向阀34分别安装在两条分支管道30上，三位四通换向阀33放油口通过放油管与油箱31连通，在放油管上安装有多个单向节流阀，液位传感器38、加热器和温度传感器39均安装在油箱31内，操作人员通过按键输入模块将信息输入到PLC控制器，PLC控制器根据输入的信息控制二位二通换向阀34、三位四通换向阀33、比例溢流阀35、变频电机37或加热器40，液位传感器38和温度传感器39将监测到的信号均传输给PLC控制器，PLC控制器将信号通过液晶显示模块传递给操作人员。
比例溢流阀35通过比例电磁铁的设定，用于控制液压系统3的最大工作压力，从而控制负载绞车1的最大负载；这两种控制方式是相互独立的，可以在负载确定的条件下不断提高缆绳6运动速度，也可以在缆绳6运动速度确定条件下，不断增大负载。
当系统处于空转工况时，首先待测绞车5保持静止，启动负载绞车1，将比例溢流阀35全开，变量泵36输出的压力油直接流回油箱31，液压系统卸荷；逐步减少比例溢流阀35的开度，此时系统压力上升，直到压力传感器25测试到拉力为设定值为止。
当系统处于回收工况时，待测绞车5收卷缆绳6，负载绞车1放绳；
实验方法为：启动待测绞车5收绳模式，启动变量泵36，二位二通换向阀34通电，三位四通换向阀33换至左位，待测绞车5回收负载绞车1上的缆绳6，此时待测绞车5收绳速度大于负载绞车1放绳速度，通过调节比例溢流阀35逐步增加待测绞车5负载，直至压力传感器25检测到测试拉力达到设定值，同时增加负载绞车上变频电机37的转速，变量泵36输出流量向液压马达15补油，负载绞车1的转速逐渐增大，负载绞车1放绳速度提高至设定值，完成待测绞车5的回收工况实验，通过压力传感器25和转速传感器24示数变化，便可了解回收工况下待测绞车5的运行特性。
当系统处于布放工况时，待测绞车5释放缆绳6，负载绞车1收绳：
实验方法为：二位二通换向阀34断电，负载绞车1卸荷并机械制动；启动待测绞车5放绳模式后，通过调节比例溢流阀35使测试拉力略大于设定值，此时测试绞车流量调为最小；负载绞车1工作，松开机械制动，三位四通换向阀33换至右位，负载绞车1液压马达15反转，根据待测绞车5放缆速度调节变量泵36流量改变液压马达15速度，使待测绞车5放绳速度小于负载绞车1缆绳6收卷速度，变量泵36输出多余的流量通过电磁溢流阀流回油箱31，完成待测绞车5布放工况实验，通过压力传感器25和转速传感器24示数变化，便可了解布放工况下待测绞车5的运行特性。
本实验装置可以模拟待测绞车5空转、回收、布放工况的加载过程，且负载力矩和速度可以独立控制，能准确获取测试性能参数，具有较好的应用效果。
Claims (1)
1.一种海洋船用绞车负载模拟实验方法，其特征在于：包括实验装置，所述实验装置包括负载绞车（1）、测试装置（2）、液压系统（3）和控制系统（4）；
负载绞车（1）包括底座（12）和安装在底座（12）上的液压马达（15）、测试卷筒（11）和减速机（13），液压马达（15）通过万向节（14）连接减速机（13）输入端，减速机（13）输出端通过联轴器与测试卷筒（11）连接，液压马达（15）与液压系统（3）连接，在所述测试卷筒（11）上缠绕有缆绳（6），缆绳（6）一端穿过测试装置（2）后与待测绞车（5）连接；
测试装置（2）包括支撑架（21），在支撑架（21）上安装有一个较高的第一滑轮（23）和两个较矮的第二滑轮（22），两个第二滑轮（22）分别布置在第一滑轮（23）两侧，在支撑架（21）上安装有用来检测第一滑轮（23）承载压力的压力传感器（25）和用于检测第一滑轮（23）转速的转速传感器（24），两个第二滑轮（22）将测试卷筒（11）上的缆绳（6）压在第一滑轮（23）上；
所述控制系统（4）包括PLC控制器、液晶显示模块和按键输入模块，转速传感器（24）和压力传感器（25）将监测的信号传输给PLC控制器；
所述液压系统（3）包括油箱（31）、变量泵（36）、变频电机（37）、比例溢流阀（35）、二位二通换向阀（34）、三位四通换向阀（33）、液位传感器（38）、温度传感器（39）和加热器（40）；变频电机（37）驱动变量泵（36）旋转，变量泵（36）进油口通过进油管与油箱（31）连通，变量泵（36）出油口通过出油管（32）与液压马达（15）连接，三位四通换向阀（33）安装在出油管（32）上，所述出油管（32）通过两条分支管道（30）与油箱（31）连通，比例溢流阀（35）和二位二通换向阀（34）分别安装在两条分支管道（30）上，三位四通换向阀（33）放油口通过放油管与油箱（31）连通，在放油管上安装有多个单向节流阀，液位传感器（38）、加热器（40）和温度传感器（39）均安装在油箱（31）内，液位传感器（38）和温度传感器（39）将监测到的信号均传输给PLC控制器，PLC控制器控制二位二通换向阀（34）、三位四通换向阀（33）、比例溢流阀（35）、变频电机（37）和加热器（40）；
海洋船用绞车负载模拟实验方法包括：当系统处于回收工况时，待测绞车（5）收卷缆绳（6），负载绞车（1）放绳；
实验方法为：启动待测绞车（5）收绳模式，启动变量泵（36），二位二通换向阀（34）通电，三位四通换向阀（33）换至左位，待测绞车（5）回收负载绞车（1）上的缆绳（6），此时待测绞车（5）收绳速度大于负载绞车（1）放绳速度，通过调节比例溢流阀（35）逐步增加待测绞车（5）负载，直至压力传感器（25）检测到测试拉力达到设定值，同时增加负载绞车上变频电机（37）的转速，变量泵（36）输出流量向液压马达（15）补油，负载绞车（1）的转速逐渐增大，负载绞车（1）放绳速度提高至设定值，完成待测绞车（5）的回收工况实验，通过压力传感器（25）和转速传感器（24）示数变化，便可了解回收工况下待测绞车（5）的运行特性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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