CN220976092U - 救援电动绞车钢索检测清洗维护设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及绞车钢索维护技术领域的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，包括功能模块支架、电机组件、加载组件和卷筒，所述清洗组件包括喷气箱、空压机和排气管道；功能模块支架的表面连接有通过磁力对绞车钢索进行磁场缺陷检测的缺陷检测组件；本实用新型具备钢索卷出长度的测量与显示功能；具备钢索状态检查功能，具备清洁钢索的功能；具备干燥和润滑钢索的功能；设备应能实时跟随绞车钢索速度进行收敛；具备电动/手动两种工作模式，在无电状态下可以手动缠绕钢索；钢索在缠绕时有序缠绕在绕线机构上，减少无序、松散状态的现象发生；钢索在卷绕过程中降低与可能对钢索造成损伤的物体产生接触或摩擦，起到对钢索进保护的作用。

Description

救援电动绞车钢索检测清洗维护设备

技术领域

本实用新型涉及绞车钢索维护技术领域，尤其是指救援电动绞车钢索检测清洗维护设备。

背景技术

在直升机救援中，电动绞车扮演着至关重要的角色，用于搬运物资和执行紧急人员救援任务，然而，在恶劣的环境条件下，如高海拔、恶劣天气和复杂地形，电动绞车的性能和可靠性面临着严峻的考验。在这样的环境中，电动绞车的钢索作为关键部件，更是承受着巨大的张力和负荷，容易受到损伤和磨损而产生不可预知的隐患。钢索的检测、清洗和润滑在电动绞车维护过程中具有重要的意义和价值。

首先，钢索的检测是为了及时发现潜在的问题和损伤。传统的目视观察和手感检测方法存在准确率低和耗时费力的问题，而且往往无法发现微小的缺陷和隐患。因此，引入先进的钢索检测技术是急迫而必要的。通过应用无损检测技术，如超声波、磁粉探伤和热像仪等，可以对钢索进行全面而准确的检测，及时发现裂纹、腐蚀和其他损伤，并采取相应的维修和更换措施，以确保钢索的安全使用。

其次，钢索的清洗和润滑是确保钢索长期稳定运行的重要步骤。由于电动绞车常常在恶劣环境下工作，钢索容易受到灰尘、污染物和化学物质的侵蚀，进而导致腐蚀、劣化和损伤。定期清洗钢索可以有效去除这些污染物，防止进一步的腐蚀和损伤。适当的润滑可以减少钢索之间的摩擦，提高钢索的灵活性和寿命，确保其在高张力和负荷下的可靠运行。钢索的清洗和润滑不仅可以延长其使用寿命，还可以减少救援行动中的事故风险，提高操作人员的安全性和救援任务的成功率。

因此，研发一款救援电动绞车钢索检测清洗维护设备是十分迫切且当下亟待解决的问题。通过引入自动化的检测、清洗和润滑功能，实现钢索的精确检测、高效清洗和适当润滑，可以提高救援电动绞车的可靠性和安全性，保障救援行动的成功进行。这将为救援人员提供更可靠的工具，帮助他们能够在恶劣的条件下执行任务，有效地挽救生命和减轻灾害带来的损失，具有重要的现实意义和广阔的应用前景，为救援工作的发展和进步做出积极贡献。在绞车作业人员培训中，需要人力来伸展钢索，而不是使用液压马达，能提供张紧、清洗、干燥、润滑和检查救援绞车钢索的所有功能。

现有的可参考公开号为CN113173474A公开的发明，提出一种电梯拽引钢丝绳日常维保处理方法，其工作原理为包括处理框、刮除装置、滑动装置、清理装置、烘干装置和传动装置，通过人工的方式将电梯拽引钢丝绳穿过转动管，之后，人工转动螺纹管，螺纹管通过下压凸起对下压杆上的滚珠进行挤压，下压杆受力带动滑动块在滑动框内进行上下移动，从而确保滑动块上的毛刷与钢丝绳表面贴合，同时，转动管转动带动推动杆上的圆珠与限位板上的弧形凸起配合，从而带动滑动框进行移动，滑动框与连接弹簧配合，实现往复移动，从而对钢丝绳进行往复刷洗。

公开号为CN115156126A公开的发明，提出一种钢丝绳除污润滑一体化机器人，其工作原理为除污润滑装置设置在车身上，车身两侧各设置有两个行走轮，以通过滑轨、滑块和滑轨固定电机相配合，使除污润滑装置与车身间可以形成稳定的滑动配合和稳固的支持。

公开号为CN216807838U公开的实用新型，提出一种连接件及使用该结构的电动双梁起重机，其工作原理为钢索在钢索润滑器的内部进行穿行，带动储油腔内部的润滑油涂覆到钢索的表面，其优点为使用滚珠进行润滑油涂覆，与毛刷相比大大增加了使用寿命，可以直接将钢索套上使用。

公开号为CN217130928U公开的实用新型，提出一种矿用绞车钢丝绳润滑控制装置，其工作原理为使用时将其安装在绞车上，将钢丝绳拉入油刷和钢丝绳滚轮内，并启动电机，并通过控制上位出油管的出油量来控制润滑上油程度，保持钢丝绳表面形成油层。

公开号为CN216280570U公开的实用新型，提出一种装煤绞车钢丝绳润滑控制系统，其工作原理为系统通过在钢丝绳运行的道路上方安装自动润滑平台，当钢丝绳运行时，同步控制电磁阀门打开，油杯内润滑油在重力作用下滴落至钢丝绳上，实现对钢丝绳自动润滑。

公开号为CN218502755U公开的实用新型，提出一种便于拆卸电梯钢丝绳清洗装置，其工作原理为在清洗时通过毛刷接触钢丝绳表面，将污垢刷洗下，并利用弹簧的弹性，使得刷洗板具有一定的浮动空间，从而毛刷更加贴合钢丝绳的表面，同时当遇到钢丝绳表面不平整时，防止钢丝绳损坏毛刷，保证了清洗的效果。

海军工程大学对特种钢索进行了断丝漏磁检测模拟仿真与实验研究，研究内容包括模拟特种钢索在使用过程中出现的断丝缺陷有限元仿真分析，研究了钢索断丝对漏磁检测信号的影响，并进行了试验验证。研究表明：特种钢索表面缺陷的漏磁场分布与普通钢丝绳呈现相似的变化规律。当钢索发生断丝时，漏磁检测电压信号的幅值随断丝深度增加而增大，但在一定范围内随断口宽度增大而减小，如图8所示，图8为变深度和变宽度缺陷漏磁信号变化图。

华中科技大学针对矿井提升钢丝绳设计了一种新型的全自动在线检测设备，该设备采用开路恒磁激励漏磁检测方法和传感器，在PLC控制系统的作用下，实现了检测主机的自动前进、检测探头的自动伸出、检测传感器的自动环抱钢丝绳，并进行全自动扫描检测，该装置能够实时自动检测钢丝绳的状态，即使在高速运行和摆动的情况下也能检测出钢丝绳断丝和损伤的状况，如图9所示，图9为钢丝绳在线检测设备全自动动作检测过程。

华中科技大学对多种钢索检测方法进行了综合分析，如图10所示，其中电磁检测方法仍然是最可靠和最常用的检测策略，尤其是根据国内标准，漏磁检测方法被广泛应用于钢丝绳的检测中。此外，钢丝绳检测的要求差异需要针对性地选择合适的信号处理方法和传感器，以满足不同的精度和灵敏度需求，图10是漏磁检测的原理和不同的信号处理方法。

一台经过合适清洗和润滑的电动绞车，可以保证钢索在紧急救援任务中的高效运行，减少因钢索故障而引发的意外情况，此外，合理的清洗和润滑工作还有助于降低电动绞车的维护成本和频率，提高救援行动的效率和经济性，为此，本发明人提出了救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，以解决上述提出的技术问题。

实用新型内容

实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，包括功能模块支架、电机组件、加载组件和卷筒，所述电机组件包括驱动电机和输出轴，输出轴分别安装于驱动电机的表面，输出轴的表面分别连接有第一传动皮带和第二传动皮带；加载组件包括牵引架和用于对绞车钢索进行牵引的牵引轮，牵引轮安装于牵引架内部，牵引架的一端与功能模块支架的表面抵接，功能模块支架的表面连接有清洗组件，清洗组件包括喷气箱、空压机和排气管道，空压机通过外部管道与喷气箱的内部连接，排气管道的一端与喷气箱的内部贯通；功能模块支架的表面连接有通过磁力对绞车钢索进行磁场缺陷检测的缺陷检测组件，功能模块支架的一端连接有推车，空压机安装于推车的表面。

进一步的，所述缺陷检测组件包括磁力传感器和编码器，磁力传感器用于对绞车钢索进行磁场缺陷检测，磁力传感器安装于功能模块支架的一端，编码器位于功能模块支架的顶部；通过磁力传感器实现漏磁检测的效果，漏磁检测为在钢索周围产生磁场，利用磁场在缺陷处发生变化的原理，检测钢索表面和内部的缺陷，该方法主要有以下优点：

①可检测钢索表面和内部的缺陷，检测范围广，检测效果好；

②可在线检测，不影响钢索的正常使用，检测速度快、效率高；

③漏磁检测装置结构简单、操作方便、尺寸小巧、维护成本低；

④漏磁检测数据可视化，便于分析和判断；技术成熟可靠，应用范围广泛。

进一步的，所述功能模块支架的一端连接有对绞车钢索进行润滑的润滑组件，润滑组件包括储油罐和抹油滑块，储油罐通过外部管道与抹油滑块进行抵接，储油罐用于对抹油滑块进行油液输送，当储油罐向抹油滑块输送油液时，通过抹油滑块对绞车钢索的表面进行浸润，起到对绞车钢索的表面进行上油的工序，起到对绞车钢索进行润滑和保养的作用。

进一步的，所述卷筒的内部设有传动组件，传动组件包括固定板和转动轴，转动轴安装于固定板的中部，且一端与卷筒的表面抵接，固定板的一端与推车的表面抵接，转动轴的外侧面与第二传动皮带的表面贴合，当驱动电机通电带动输出轴与第二传动皮带进行运作时，通过第二传动皮带带动转动轴使卷筒进行转动，起到对绞车钢索进行收卷的作用。

进一步的，所述功能模块支架的一端连接有与牵引轮配对使用的导向组件，导向组件包括导向轮和皮带轮，皮带轮的外侧面与第一传动皮带的表面贴合，皮带轮的一端连接有传动杆，传动杆的一端与牵引轮的一端抵接，皮带轮的一端连接有用于人工摇动的摇杆，摇杆与皮带轮为可拆卸结构；当驱动电机通电带动输出轴与第一传动皮带进行运作时，通过第一传动皮带带动皮带轮和传动杆进行运作，使传动杆带动牵引轮对绞车钢索进行牵引，绞车钢索牵引时通过导向轮进行定位，减少绞车钢索位置滑移或出现卷绕的现象。

进一步的，所述推车的表面安装有电控柜，电控柜分别通过外部电源线与驱动电机和空压机进行电性连接，通过电控柜起到对驱动电机和空压机进行接通电源的作用，从而使驱动电机和空压机通电进行运作，当驱动电机通电运作时分别使输出轴分别带动第一传动皮带和第二传动皮带进行运作；采用喷气清洗是一种高效、节能、环保、安全的钢索清洗方式，可清洁深层次钢索，故本设计选择空压机配合可风刀喷气的喷气箱对绞车钢索表面进行喷气的方式进行钢索清洗，由于排气管道的一端与喷气箱的内部贯通，当喷气箱喷出气体时，通过排气管道对喷气箱喷出的气体进行排放，减少碎屑飞溅，起到定向排放的效果。

进一步的，所述推车的底部设有移动轮，推车的一端安装有推手，推车、移动轮和推手构成车体组件，当对推手施加作用力时，通过推手对推车进行施加推动力，从而使推车带动移动轮进行滚动，同时通过移动轮滚动产生的惯性带动推手和推车进行持续移动，起到辅助推手和推车进行位置调节的作用。

进一步的，所述功能模块支架的一端安装有连接架，连接架的一端连接有用于显示数值的显示屏，显示屏为平板电脑显示屏，钢丝绳的缺陷或不连续性将被检测出并通过显示屏显示出来。

进一步的，所述排气管道成折弯圆弧状，排气管道的一端连接有用于对杂物进行拦截的毛刷，毛刷呈三角形，且线性排布于排气管道的下方，当排气管道排出喷气箱喷出的气体时，通过毛刷起到对排气管道内喷出的碎屑进行拦截，起到防止碎屑飞溅的作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)具备缠绕钢索并对钢索施加拉力的功能；具备钢索卷出长度的测量与显示功能；

2)具备钢索状态检查功能，具备清洁钢索的功能；

3)具备干燥和润滑钢索的功能；设备应能实时跟随绞车钢索速度进行收敛；

4)具备电动/手动两种工作模式，在无电状态下可以手动缠绕钢索；

5)设备应具备行走轮和牵引环，便于对设备进行车辆或人力牵引；

6)钢索在缠绕时有序缠绕在绕线机构上，减少无序、松散状态的现象发生；

7)钢索在卷绕过程中降低与可能对钢索造成损伤的物体产生接触或摩擦，起到对钢索进保护的作用。

附图说明

图1是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的主视图；

图2是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的立体图；

图3是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的另一立体图；

图4是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的轴视图；

图5是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的另一轴视图；

图6是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的内部结构图；

图7是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的另一内部结构图；

图8是背景技术中现有的变深度和变宽度缺陷漏磁信号变化图；

图9是背景技术中现有的钢丝绳在线检测设备全自动动作检测流程图；

图10是背景技术中现有的漏磁检测的原理和不同的信号处理方法参考图；

图11是本实施例中的绕线方式一的示意图；

图12是本实施例中的绕线方式二的示意图；

图13是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的总体组成流程图；

图14是本实施例钢索卷入过程与卷出过程流程图；

图15是本实施例的替代方案示意图结构流程图；

图16是救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例，请参阅图1-图16，其具体实施的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，包括功能模块支架1、电机组件、加载组件和卷筒2，所述电机组件包括驱动电机3和输出轴4，输出轴4分别安装于驱动电机3的表面，输出轴4的表面分别连接有第一传动皮带5和第二传动皮带6；加载组件包括牵引架7和用于对绞车钢索进行牵引的牵引轮8，牵引轮8安装于牵引架7内部，牵引架7的一端与功能模块支架1的表面抵接，功能模块支架1的表面连接有清洗组件，清洗组件包括喷气箱9、空压机10和排气管道11，空压机10通过外部管道与喷气箱9的内部连接，排气管道11的一端与喷气箱9的内部贯通；功能模块支架1的表面连接有通过磁力对绞车钢索进行磁场缺陷检测的缺陷检测组件，功能模块支架1的一端连接有推车12，空压机10安装于推车12的表面。

所述缺陷检测组件包括磁力传感器13和编码器14，磁力传感器13用于对绞车钢索进行磁场缺陷检测，磁力传感器13安装于功能模块支架1的一端，编码器14位于功能模块支架1的顶部；通过磁力传感器13实现漏磁检测的效果，漏磁检测为在钢索周围产生磁场，利用磁场在缺陷处发生变化的原理，检测钢索表面和内部的缺陷，该方法主要有以下优点：

①可检测钢索表面和内部的缺陷，检测范围广，检测效果好；

②可在线检测，不影响钢索的正常使用，检测速度快、效率高；

③漏磁检测装置结构简单、操作方便、尺寸小巧、维护成本低；

④漏磁检测数据可视化，便于分析和判断；技术成熟可靠，应用范围广泛；

漏磁检测是一种简单、高效、方便的钢索缺陷检测方式，可独立进行，配合编码器14提高系统的精度和灵敏度，改善信号质量，减小传输误差，帮助监测和调整系统参数，提高系统效率和稳定性，同时增强系统的抗干扰能力和可靠性，减少系统故障发生的概率，故本设计选择钢丝绳探伤仪配合编码器14的方式进行钢索缺陷检测，采用两者相互配合的方式完成缺陷检测任务。

所述功能模块支架1的一端连接有对绞车钢索进行润滑的润滑组件，润滑组件包括储油罐15和抹油滑块16，储油罐15通过外部管道与抹油滑块16进行抵接，储油罐15用于对抹油滑块16进行油液输送，当储油罐15向抹油滑块16输送油液时，通过抹油滑块16对绞车钢索的表面进行浸润，起到对绞车钢索的表面进行上油的工序，起到对绞车钢索进行润滑和保养的作用。

所述卷筒2的内部设有传动组件，传动组件包括固定板17和转动轴18，转动轴18安装于固定板17的中部，且一端与卷筒2的表面抵接，固定板17的一端与推车12的表面抵接，转动轴18的外侧面与第二传动皮带6的表面贴合，当驱动电机3通电带动输出轴4与第二传动皮带6进行运作时，通过第二传动皮带6带动转动轴18使卷筒2进行转动，起到对绞车钢索进行收卷的作用。

所述功能模块支架1的一端连接有与牵引轮8配对使用的导向组件，导向组件包括导向轮19和皮带轮20，皮带轮20的外侧面与第一传动皮带5的表面贴合，皮带轮20的一端连接有传动杆21，传动杆21的一端与牵引轮8的一端抵接，皮带轮20的一端连接有用于人工摇动的摇杆22，摇杆22与皮带轮20为可拆卸结构；

当驱动电机3通电带动输出轴4与第一传动皮带5进行运作时，通过第一传动皮带5带动皮带轮20和传动杆21进行运作，使传动杆21带动牵引轮8对绞车钢索进行牵引，绞车钢索牵引时通过导向轮19进行定位，减少绞车钢索位置滑移或出现卷绕的现象；所述推车12的表面安装有电控柜23，电控柜23分别通过外部电源线与驱动电机3和空压机10进行电性连接，通过电控柜23起到对驱动电机3和空压机10进行接通电源的作用，从而使驱动电机3和空压机10通电进行运作，当驱动电机3通电运作时分别使输出轴4分别带动第一传动皮带5和第二传动皮带6进行运作；当空压机10通电进行运作时，通过空压机10产生压强使喷气箱9对绞车钢索的表面进行喷气，利用高压气体产生高速气流，将气流喷射到钢索表面以清除油污和灰尘，该方法的优点有：

①清洗后不需要进行干燥，节省时间和能源；②清洗过程中不使用水或化学溶剂，减少环境污染和安全风险；③清洗力度可调，满足不同钢索的清洁度要求；④清洗范围广，可以清洗钢索内部和外部；清洗设备结构简单，维护方便；

采用喷气清洗是一种高效、节能、环保、安全的钢索清洗方式，可清洁深层次钢索，故本设计选择空压机10配合可风刀喷气的喷气箱9对绞车钢索表面进行喷气的方式进行钢索清洗，由于排气管道11的一端与喷气箱9的内部贯通，当喷气箱9喷出气体时，通过排气管道11对喷气箱9喷出的气体进行排放，减少碎屑飞溅，起到定向排放的效果。

所述推车12的底部设有移动轮24，推车12的一端安装有推手25，推车12、移动轮24和推手25构成车体组件，当对推手25施加作用力时，通过推手25对推车12进行施加推动力，从而使推车12带动移动轮24进行滚动，同时通过移动轮24滚动产生的惯性带动推手25和推车12进行持续移动，起到辅助推手25和推车12进行位置调节的作用。

所述功能模块支架1的一端安装有连接架26，连接架26的一端连接有用于显示数值的显示屏27，显示屏27为平板电脑显示屏；当钢丝绳出现局部故障(LF)和金属横截面积损失(LMA)，并被扫描到或通过磁通密度检测仪器进行MFL扫描时，磁通泄漏或金属横截面积损失就会发生，导致漏磁或磁化装置激发的磁路发生变化。磁化装置产生的磁路变化会导致磁阻的变化；

磁通泄漏或磁化装置激发的磁路变化会导致磁电阻的变化，并通过线圈和霍尔传感器等磁敏感元件感应到。磁化装置可以是永久磁铁、直流电(DC)或交流电(AC)等激励源的组合，经过后续的数据采集和信号处理后，钢丝绳的缺陷或不连续性将被记录下来，检测结果经过数据采集和信号处理后，钢丝绳的缺陷或不连续性将被检测出并通过显示屏27显示出来。

所述排气管道11成折弯圆弧状，排气管道11的一端连接有用于对杂物进行拦截的毛刷28，毛刷28呈三角形，且线性排布于排气管道11的下方，当排气管道11排出喷气箱9喷出的气体时，通过毛刷28起到对排气管道11内喷出的碎屑进行拦截，起到防止碎屑飞溅的作用。

本实用新型的工作温度为0℃～+40℃；储存温度为0℃～+50℃；绞车卷入钢索时设备拉力：最小4.5±5％kg、最大设备重量23±5％kg；绞车卷出钢索时设备拉力：最小4.5±5％kg、最大23±5％kg；卷入、卷出钢索速度：实时跟随绞车钢索速度，范围0～1.30±0.5m/s；最大容绳量：100m。

采用成熟的环境适应性设计技术和选用耐环境能力的零部件、元器件和材料等措施，能够满足设备的工作温度和储存温度要求；通过使用可调节制动力的装置对收放线转置进行加载，从而为钢索提供一定的载荷；卷筒2对钢索进行卷绕，对钢索进行卷入和卷出，钢索保持张力状态，能够满足钢索卷入/卷出时设备的不同拉力要求。卷筒2可根据容绳量设计绕线轮外形尺寸和安装间距，能够满足最大容绳量的要求；对转速和钢索实时状态信息进行处理计算，可在显示屏27上显示钢索卷入卷出速度、钢索卷出长度及钢索状态等信息；清洁组件可随钢索收放而同步工作，对钢索进行清洁；清洁、干燥与润滑组件对钢索进行初步清洁后干燥、润滑；可通过手动离合器用于手动切换手动/电动模式，手动模式时，使用摇杆22进行手动缠绕钢索；设备的功能模块全部集成在设备上，结构方便各部件的安装；设备设计应有导向轮19、传动杆21和牵引轮8，便于对设备进行车辆或人力牵引；设备四周设置有系留杆，用于设备运输或停放时的系留固定。

拟开展的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备是一种专门用于维护和管理救援电动绞车所使用钢索的设备。本设备主要包括润滑组件、清洗组件、缺陷检测组件、导向组件、排线装置、空气压缩装置和集成控制器等，各模块都具有特定的功能，以确保钢索的可靠性和安全性。其中，核心模块包括润滑组件、清洗组件、缺陷检测组件和导向组件，各自具体方式的选择如下：

(1)润滑装置选择

钢索润滑装置是一种用于给钢索表面涂抹防锈油膜的装置，以延缓钢索的老化、减少钢索间的摩擦和锈蚀、提升钢索的使用寿命。常见的钢索润滑方式主要有以下几种类型：

1)刷油：使用一块橡胶刮板或者刷子把流淌在钢带表面的防锈油刮匀涂敷。该方法简单易行，缺点是涂油量不易控制，油膜厚度不均匀，容易造成油膜破损和油膜溢出。

2)钢索浸润：将钢索浸入含有防锈油的槽中，使钢索表面和内部都充分吸收油脂。该方法可以使钢索得到全面的保护，缺点是浸润时间较长、耗油量大，且钢索表面的油膜过厚，需要额外的除油工序。

3)滴油：利用重力或压力将防锈油从喷嘴或管道滴落在钢索表面，形成一层薄薄的油膜。该方法可以节省油料，缺点是涂油量不稳定，受环境温度和湿度的影响较大，且钢索内部不易涂油。

4)喷油：利用高压电源产生静电场，将雾化并带负电荷的防锈油喷射在钢索表面，形成均匀超薄的油膜。该方法可以精确控制涂油量和油膜厚度，且不受环境因素的影响。

综上所述，刷油需要额外动力、钢索浸润耗油量大、滴油涂量不稳定、喷油需要高压电源喷射，均不利于快速、有效、低耗、清洁、均匀地润滑，本设计选择润滑油依靠重力经油路润湿高密度羊毛毡，进而达到润滑穿行的钢索的目的。

(2)清洗装置选择

常见的钢索清洗方式主要有以下几种：

1)擦洗：用棉纱或毛刷蘸柴油、煤油或其他清洗液擦洗或刷洗钢索表面。该方法简单易行，缺点是效率低，适用于单件小批小型钢索。

2)煮洗：将配置好的溶液和钢索一起放入清洗池中，加温80～90℃，煮洗3～5min。该方法可以去除较重的油污和锈蚀，缺点是耗能量大，且需额外干燥工序。

3)超声波清洗：利用超声波在液体中的空化作用，将物体表面的杂质剥离，达到清洗的目的。该方法可以清除钢索表面微颗粒等常规污染物，仅需使用水作为清洗介质便可取得良好的清洗效果，对于油污的清洗则需要使用相应的有机溶剂作为介质清洗，而且较难设计出一款合适且有效的清洗装置。

4)喷气清洗：利用高压气体产生高速气流，将气流喷射到钢索表面以清除油污和灰尘。该方法的优点有：

①清洗后不需要进行干燥，节省时间和能源；②清洗过程中不使用水或化学溶剂，减少环境污染和安全风险；③清洗力度可调，满足不同钢索的清洁度要求；④清洗范围广，可以清洗钢索内部和外部；清洗设备结构简单，维护方便。

综上所述，喷气清洗是一种高效、节能、环保、安全的钢索清洗方式，可清洁深层次钢索，故本设计选择空压机配合风刀喷气的方式进行钢索清洗。

(3)检测装置选择

钢索缺陷检测方式是指用于检测钢索内部或外部的断丝、锈蚀和磨损等缺陷的方法，常见钢索缺陷检测的方式主要有以下几种：

1)人工检测：通过人工目视或触摸的方式检查钢索表面的缺陷。该方法简单易行，缺点是人工效率低且准确性差，受人员主观因素影响大，无法对缺陷进行量化且无法检测钢索内部的缺陷。

2)弱磁检测：通过在钢索周围安装弱磁传感器，利用钢索本身的剩余磁场在缺陷处发生变化的原理，检测钢索表面和内部的缺陷。该方法灵敏度高、检测速度快，适用于在线检测，缺点是对环境干扰敏感，需要对数据进行复杂的处理。

3)磁致伸缩导波检测：将激励传感器和接收传感器安装在待测构件上，利用便携计算机控制信号发生单元产生特定频率正弦波信号，正弦波信号传输到激励传感器，通过磁致伸缩效应在待测构件中产生弹性波，接收传感器利用逆磁致伸缩效应将弹性波信号转换为电信号，经其中的A/D转换器后进入计算机，经计算机处理后得到构件检测结果。该方法分辨率高、检测效果好，缺点是设备昂贵、适用于大型设备。

4)漏磁检测：在钢索周围产生磁场，利用磁场在缺陷处发生变化的原理，检测钢索表面和内部的缺陷。该方法主要有以下优点：

①可以检测钢索表面和内部的缺陷，检测范围广，检测效果好；②可以在线检测，不影响钢索的正常使用，检测速度快、效率高；③漏磁检测装置结构简单、操作方便、尺寸小巧、维护成本低；

④漏磁检测数据可视化，便于分析和判断；技术成熟可靠，应用范围广泛。

综上所述，漏磁检测是一种简单、高效、方便的钢索缺陷检测方式，可独立进行缺陷检测任务，故本设计选择钢丝绳探伤仪配合编码器的方式进行钢索缺陷检测。

(4)钢索导向装置选择

钢索导向是指改变钢索运动方向的装置，常见的有以下几种：

1)导索环：是一种用非金属或金属材料制成的环形件，用于包绕钢索并保护钢索和结构元件之间不发生摩擦。导索环所形成的直线与钢索在直线之间的偏斜角不能大于3°。

2)增压舱密封导索装置：是一种用于密封增压隔板上的钢索或拉杆穿孔处的装置，可以防止空气压力的漏失，同时不影响钢索或拉杆的运动。

3)滑轮组：是一种用以给钢索导向并改变钢索运动方向的轮形件组合。采用滑轮的优点有：

①可以灵活地组合以改变钢索的运动方向，适应不同的结构布局和空间限制；

②可以减少钢索的弯曲和摩擦，延长钢索的使用寿命，降低维护成本；

③可以提高钢索的传动效率，减少能量损耗，提高工作性能；方便安装和拆卸且成本低。

综上所述，滑轮组具有灵活多变的形式，可用在竖直与水平换向、钢索夹持、拉力加载中，方便调整设备整体高度和钢索的穿行方向，故本设计选择滑轮组的方式方便钢索穿行于各个模块中。

设备总体原理设计一：

拟开展的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备紧密围绕救援电动绞车的钢索进行，首先从钢索的刚性连接入手进行总体方案的设计，即钢索在设备中始终保持确定位姿和运动，尤其使用卷筒缠绕进行钢索的收集和释放

(1)设备排线绕线方式及布局

设计的核心在于确定钢索的走线。从接收钢索开始，逐步进行油润滑、喷气清洗、缺陷检测和绕线收集等，具体排线绕线方式有两种，分别如图11和图12所示，均考虑到钢索的预紧力，添加浮动滑轮进行加载，以免钢索的松弛影响排线的顺利进行，同时在钢索回程时可以紧密地排布在直升机电动绞车上，防止钢索松动杂乱，图11为绕线方式一，图12为绕线方式二。

两种排线绕线方式的内部排列大致相同，都是先由第一滑轮组导向钢索后，依次通过油润滑区和喷气清洗区；接着由第二滑轮组加载钢索后送入缺陷检测区。不同点在于是否采用排线装置。图11所示的绕线方式一需要第三滑轮组将钢索导向到合适的方向，再由排线装置中的滑轮沿轴向移动来实现卷筒上的紧密排列，排线装置中滑轮的移动需要与卷筒的转动保持一定的规律，同时可将钢索转向，缩小设备的横向尺寸；图12所示的绕线方式二中则不需要借助排线装置，直接将钢索缠绕在卷筒上，此时需要卷筒自身保持一定的移动与转动关系，实现钢索的紧密排列。

根据分析，绕线方式一虽然可以缩小装备的尺寸，但是排线装置中滑轮的左右移动会造成钢索与滑轮侧壁的磨擦，以及由于长度变化而引起的速度变化，从而影响钢索的紧密排布；绕线方式二无需在卷筒前对钢索进行动态导向，从而降低了钢索的速度变化和磨擦，虽然卷筒的轴向移动使得设备体积略有增加，但是相比于整个设备体积而言增加并不多，可以使得绕线更柔顺，性能提升明显，因此拟选择绕线方式二。

(2)设备总体组成

结合前述的核心模块和排线绕线方式，设计拟开展的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的总体组成示意图如图13所示，图13为救援电动绞车钢索检测清洗维护设备总体组成示意图。

其中，各主要模块的设计用途如下：

1)润滑装置：该装置能够对钢索进行润滑和保养，延缓钢索的老化过程，减少钢索之间的摩擦和锈蚀。通过添加适当的润滑剂，钢索的表面能够形成一层保护膜，减少磨损和腐蚀的发生。

2)喷气装置：该装置用于清洗钢索，可以有效提高其抗锈性能，增长钢索寿命，降低维修成本。

3)检测装置：该装置可以对钢索的缺陷进行检测，如断丝、磨损和变形等，通过使用非接触式的传感器和检测技术，及时发现和处理钢索存在的潜在问题，确保钢索在使用过程中的安全性和可靠性。4)绕线卷筒：该装置的作用是使钢索在卷入绕线装置时能够紧密排列，避免钢索之间的纠缠和交叉，这样可保持钢索的规整和平整，减少在使用过程中可能发生。

通过使用以上这些模块，救援电动绞车钢索检测清洗维护设备能够对钢索进行全面的维护和管理，保证其在救援工作中的可靠性和安全性，不仅可以延长钢索的使用寿命，还有利于提升救援工作的效率和成功率。

钢索在卷入和卷出过程中需要经过若干环节，每个环节都具有特定的功能且环环相扣，以确保钢索的顺畅运行并保证期间的安全性。基于上述设备的总体组成，拟设计的工作流程如图14所示，图14为救援电动绞车钢索卷入过程与卷出过程流程图。

具体地，救援电动绞车钢索卷入过程包括以下七个环节：

第一环节：钢索通过第一滑轮组，这组滑轮的作用是引导钢索，使其在进入喷油装置和喷漆装置时保持位置稳定，避免钢索偏离或摆动。第二环节：钢索进入润滑装置。在卷出过程中，润滑装置处于工作状态，对钢索进行润滑维护，延缓钢索的老化。润滑装置会喷洒适当的润滑剂，形成一层保护膜，减少磨损和腐蚀的发生。第三环节：钢索进入喷气装置，喷气装置利用气流清洗钢索上的污物，如灰尘、泥土、油渍等杂质，保持钢索的清洁和光滑。第四环节：钢索经过第二滑轮组。这个滑轮组的功能是加载钢索、提供预紧力，确保钢索始终保持紧绷状态，避免因输送和卷入速度不匹配而导致钢索变松，影响其他模块的正常工作。

第五环节：钢索进入检测装置。在卷出过程中，检测装置停止工作，然而，在卷出过程中，检测装置起到关键作用，能够对钢索的缺陷进行检测，如断丝、磨损、变形等，确保钢索的安全性，并及时发现和处理潜在隐患。第六环节：钢索通过第三滑轮组，这个滑轮组的作用是正确引导钢索，为进入排线装置做好准备。第七环节：钢索进入绕线排线装置。绕线装置能够让钢索在经过清洗和检测后暂存并有序卷出，此外，绕线装置还可以根据需要调节钢索的长度和张力，以适应不同的救援场景和需求。钢索的卷出过程则是以上环节的倒序，但此时，润滑装置处于工作状态，对钢索进行有效的润滑，检测装置继续工作。救援电动绞车钢索检测清洗维护设备各模块的工况如表1所示，表1中0表示关闭，1表示工作。

表1救援电动绞车钢索检测清洗设备工况表

设备总体原理设计二：

工程中，通常借用排线器来控制钢索在卷筒上的排列方式和方向。此时，排线器可以有效地防止钢索在卷筒上产生乱绳或跳槽现象，提高钢索的使用寿命和安全性；然而，即使卷筒有了排线器，还会因为钢索与钢索、钢索与卷筒之间的摩擦等原因导致钢索的损坏。具体来说：

1)钢索与钢索之间的摩擦会造成钢索表面的磨损和腐蚀，使得钢索的直径减小，从而降低钢索的承载能力和强度；同时，钢索与钢索之间的摩擦也会产生热量，使得钢索的温度升高，从而降低钢索的韧性和耐疲劳性。

2)钢索与卷筒之间的摩擦会造成卷筒表面的磨损和变形，影响卷筒的强度和刚度，增加卷筒的变形和断裂的风险；同时，钢索与卷筒之间的摩擦也会引起钢索的应力分布不均匀，使得钢索的某些部位承受过大的应力，从而导致钢索的断裂或松弛，综上所述，通过卷筒对钢索进行刚性卷扬的方案会增加钢索、卷筒、滑轮等部件损坏的风险。

钢索自身具有一定的张力和柔性，从保护钢索上出发，适当的柔性自由也是重要的。基于此，考虑刚柔耦合，进行救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的第二种总体方案设计，即在设备中充分考虑钢索自身的特点，利用其张力和柔性来引导设计钢索清洁润滑设备，尽可能不对钢索自身造成损伤和破坏，尤其替换刚性收卷钢索的卷筒和排线器。在前述方案的基础上，提出一种基于刚柔耦合的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其总体组成如图15所示，图15为基于刚柔耦合的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备的总体组成示意图，该方式为本实施例的替代方案。

该方案具有电动和手动两种模式，可以根据不同的工作条件和需求进行切换。通过手柄的左右移动，可以实现电动模式与手动模式的完全分离，避免了操作上的混乱和误操作。在电动模式下，电机通过斜齿轮对动力进行多个方向的分解，为整套装备提供稳定和可控的动力。动力通过两个传动带38分别传动到收卷装置32和绞盘，实现钢索的柔性收卷，并保持收卷装置32最大内径和绞盘上钢索近乎相同的线速度。两个绞盘之间通过第一传动轴33和第二传动轴34进行同步传动，保证钢索的张力和排列。在手动模式下，可以通过手柄直接控制绞盘的转速和方向，实现钢索的紧急停止或调整。这种新的方案既提高了钢索卷扬的效率和安全性，又增加了钢索卷扬的灵活性和可靠性。

首先，钢索进入检测装置，通过漏磁检测技术，对钢索的表面和内部进行全方位的检测，及时发现并记录钢索的磨损、断丝、松弛等缺陷，为后续的维修和更换提供依据。然后，钢索进入润滑装置，通过一组垫片和油盒，结合进油通道对钢索进行均匀的刷油润滑。该方案更改为刷油方式是由于原来的喷油润滑方式需要空气压缩机29同时对喷气清洗模块和喷油润滑模块进行气压的供给，可能会造成清洗模块气压不足，导致清洗效果大大降低。而刷油的方式不仅可以在不影响清洗效果的情况下对钢索进行有效润滑，而且对于油的使用也相对较少，节约了成本。接着，钢索进入喷气装置，该模块需要通过空气压缩机29提供气压对钢索进行高速喷气清洗，在这个过程中，可以将钢索表面的灰尘、杂质、水分等彻底清除，保证钢索的干净和光滑。接下来，进入加载装置30，但加载不再由卷筒实现，而是通过两个三槽绞盘实现，并由伺服电机36通过带传动的方式驱动。通过在两个绞盘上进行三层缠绕，对钢索提供足够的摩擦力，通过动态扭矩传感器39对钢索进行有效加载，保证钢索不松驰。这样既可以避免卷筒对钢索产生过大的摩擦和磨损，又可以保证钢索在卷入和卷出时的张力和稳定性。最后，经过两个导向轮31将钢索有序柔性地排列进空心的收卷装置32中。收卷装置32也是由伺服电机36通过第三传动轴35的方式进行传动的。由于收卷装置32最大内径的线速度与绞盘上钢索的线速度近乎保持一致，所以可以对钢索进行有效地柔性排列。这样既可以避免钢索在卷筒上发生磨损，又可以节省设备整体空间和重量。为了保证钢索卷入卷出的顺畅和高效，制定基于刚柔耦合的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备各模块的工况如表2所示，在钢索卷入过程中不进行润滑操作，在钢索卷出过程中所有模块共同工作，钢索从收卷装置32中出来后经过导向轮31，进入加载装置30，然后对钢索进行清洗，清洗后再对钢索进行润滑，最后对钢索进行缺陷检测，表2中0表示关闭，1表示工作。

表2刚柔耦合方案工况表

本申请拟采用的检测装置为漏磁探伤装置，其工作原理：当钢丝绳出现局部故障(LF)和金属横截面积损失(LMA)，并被扫描到或通过磁通密度检测仪器进行MFL扫描时，磁通泄漏或金属横截面积损失就会发生，导致漏磁或磁化装置激发的磁路发生变化。磁化装置产生的磁路变化会导致磁阻的变化。磁通泄漏或磁化装置激发的磁路变化会导致磁电阻的变化，并通过线圈和霍尔传感器等磁敏感元件感应到。磁化装置可以是永久磁铁、直流电(DC)或交流电(AC)等激励源的组合。经过数据采集和信号处理后，钢丝绳的缺陷或不连续性将被记录下来。检测结果经过数据采集和信号处理后，钢丝绳的缺陷或不连续性将被检测出并显示出来。

喷气组件的工作原理：压缩空气经空压机进气口进入上下风刀后，气流高速通过喷嘴，这股均匀强大的气流就可以持续稳定的吹向通过上下气刀的钢索，快速除掉材料表面上的污物、水等杂质。工作条件：工作温度一10～50℃，噪音20db，上下风刀总耗气量240L/min。空气压缩机29工作原理：首先进气阀门吸入大气中的空气，再通过活塞、螺杆或离心等机械装置将空气压缩成高压状态最后打开排气阀门，将压缩空气释放到管道或储气罐中。空气压缩机29主要工作过程是持续循环进行吸气、压缩和排气的动态平衡过程，储气罐为40L，型号为1500-1，工作条件：工作温度0～40℃，额定功率1500W，工作电压为220V。

本救援电动绞车钢索检测清洗维护设备设计与计算：卷筒参数计算：钢索在卷筒内柔性缠绕，彼此之间没有摩擦，那么钢索直径与卷筒直径的关系就是绳轮比。绳轮比是钢索通过滑轮时二者的直径之比，一般取30左右。

由绳轮比D_J/d≈30，计算得到鉴筒的直径满足D_J≥30×4.928＝147.84mm的情况下钢索不会受到损坏。

结合曳引轮计算直径D_YS＝250mm、钢担绳直径d_max＝4.928mm、传动比N＝2、余量1Δ₁＝8mm、卷筒壁厚t＝3mm，可以计算得到卷筒内径D_Ja和外径D_Jb分别为：

D_Ja＝N×D_YS+d+Δ₁＝2×250+4.928×2+8＝517.856mm≈518mm

D_Jb＝D_Ja+2t＝518+2×3＝524mm

进而，设计容绳量2根，余量2Δ₂＝40mm，卷筒内桶最大直径D_Jc为：

D_Jc＝D_Ja-4d-Δ₂＝518-4×4.928-40＝458.72mm

卷简内桶直径D_JS取458mm。

考虑到钢丝绳总长度L＝100m，可以计算得到卷筒的长度：

上述为卷筒2的理论长度，实际上还要考虑卷筒2的名义长度、端部结构等因素，以及卷筒2与外部减速器37、滑轮等部件的连接方式，所开卡槽和钢索导向槽是根据钢索挂钩进行设计的。

电机及驱动器参数计算：

a.由于曳引轮的直径为0.25m，钢丝绳的拉力取25kg，绞盘效率取0.9，可计算曳引轮转轴的扭矩为T₁：

T₁＝Fr₁/0.9＝25kg×9.8N/kg×0.25/2m/0.9＝34.028N·m

b由于带轮和曳引轮固连、带传动传动比为1∶1、减速器输出端齿轮与带轮固连，所以减速器输出轴的扭矩为T₂：

T₂＝T₁＝30.625N·m

c.减速器的减速比取30，安全系数取2，所以电机输出轴的扭矩为T₃：

T₃＝T₂/(30×2)＝0.567N·m

d曳引轮的负载转速v_L：

e电机的转速v₀：

v₀＝iv_L＝30×99.313r/min＝2979.38lr/min

根据电机选型手册中提供的各种电机规格表，X2MH075A型号电机符合要求，其额定转速为3000r/min，额定转矩为2.39N·m，进而对电机的等效转动惯量进行复核，如下：

M＝ρV＝ρSl＝ρxr²l

a.钢丝绳的重量为：＝7.9×10³kg/m³×π×(4.928×10^-3/2m)²×100m＝15.068kg

b.考虑到收集装置卷筒的直径为0.524m、侧壁重量为17.936kg、底面重量为23.660kg，因此，收集装置卷筒的转动惯量为：

c.考虑到收卷装置32曳引轮的直径为0.250m、重量为14kg，因此，收卷装置32曳引轮的转动惯量为：

d.电机的等效转动惯量为：

综上，本实用新型包括编码器14、缺陷检测组件、润滑组件、清洗组件、功能模块支架、加载组件、导向组件、电机组件、卷筒2、电控柜23、空压机10和车体组件，提供接通电源使本实用新型进行运作，如图16所示，图16为本实用新型的电气原理图。

以上内容是结合具体的优选实施例对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，包括功能模块支架、电机组件、加载组件和卷筒，其特征在于：所述电机组件包括驱动电机和输出轴，输出轴分别安装于驱动电机的表面，输出轴的表面分别连接有第一传动皮带和第二传动皮带；

加载组件包括牵引架和用于对绞车钢索进行牵引的牵引轮，牵引轮安装于牵引架内部，牵引架的一端与功能模块支架的表面抵接，功能模块支架的表面连接有清洗组件，清洗组件包括喷气箱、空压机和排气管道，空压机通过外部管道与喷气箱的内部连接，排气管道的一端与喷气箱的内部贯通；

功能模块支架的表面连接有通过磁力对绞车钢索进行磁场缺陷检测的缺陷检测组件，功能模块支架的一端连接有推车，空压机安装于推车的表面。

2.根据权利要求1所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述缺陷检测组件包括磁力传感器和编码器，磁力传感器用于对绞车钢索进行磁场缺陷检测，磁力传感器安装于功能模块支架的一端，编码器位于功能模块支架的顶部。

3.根据权利要求1所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述功能模块支架的一端连接有对绞车钢索进行润滑的润滑组件，润滑组件包括储油罐和抹油滑块，储油罐通过外部管道与抹油滑块进行抵接，储油罐用于对抹油滑块进行油液输送。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述卷筒的内部设有传动组件，传动组件包括固定板和转动轴，转动轴安装于固定板的中部，且一端与卷筒的表面抵接，固定板的一端与推车的表面抵接，转动轴的外侧面与第二传动皮带的表面贴合。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述功能模块支架的一端连接有与牵引轮配对使用的导向组件，导向组件包括导向轮和皮带轮，皮带轮的外侧面与第一传动皮带的表面贴合，皮带轮的一端连接有传动杆，传动杆的一端与牵引轮的一端抵接，皮带轮的一端连接有用于人工摇动的摇杆，摇杆与皮带轮为可拆卸结构。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述推车的表面安装有电控柜，电控柜分别通过外部电源线与驱动电机和空压机进行电性连接。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述推车的底部设有移动轮，推车的一端安装有推手，推车、移动轮和推手构成车体组件。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述功能模块支架的一端安装有连接架，连接架的一端连接有用于显示数值的显示屏，显示屏为平板电脑显示屏。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的救援电动绞车钢索检测清洗维护设备，其特征在于：所述排气管道成折弯圆弧状，排气管道的一端连接有用于对杂物进行拦截的毛刷，毛刷呈三角形，且线性排布于排气管道的下方。