[發(fā)明專利]一種海洋絞車?yán)|繩擺角導(dǎo)向綜合測試裝置及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510025846.5
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104535116B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭勇;黃良沛;劉德順;胡燕平;吳佳;劉厚才
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋船載絞車領(lǐng)域，具體涉及一種海洋船載絞車?yán)|繩張力和運(yùn)動速度的綜合測試裝置。

背景技術(shù)

海洋絞車主要應(yīng)用于深海資源開發(fā)裝備、ROV系統(tǒng)、水下拖曳系統(tǒng)等的收放。復(fù)雜的海洋工作環(huán)境，要保證絞車安全平穩(wěn)地起升或下放重物，必須使海洋船載絞車具有升沉補(bǔ)償功能。纜繩的張力和速度是實現(xiàn)該性能的重要控制和反饋參數(shù)，而放出纜繩與絞車位置是相對變化的，因此，實現(xiàn)海洋絞車補(bǔ)償功能必須設(shè)置張力和速度檢測裝置及纜繩導(dǎo)向裝置。

專利201310313529.4公開了絞車拖纜試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)置了纜繩張力測試裝置，它通過利用稱重傳感器測量導(dǎo)向滑輪兩軸承支座的反力獲得纜繩張力。采用這種張力測試裝置，纜繩張力增大，傳感器結(jié)構(gòu)必須改變，測試成本較高。該系統(tǒng)對于纜繩速度的測量也僅是通過編碼器測量絞車轉(zhuǎn)動速度計算獲得。由于絞車儲纜量不斷變化，有效半徑不斷變化，這種測量方式的精度很低。同時，纜繩穿過滑輪，隨著纜繩與絞車相對位置的變化，會在滑輪上產(chǎn)生軸向破壞力，損壞繩槽。

專利201310726998.9提出了一種張力輥張力測試裝置及測試方法。該裝置通過在張力輥支撐軸承座下設(shè)置液壓油缸，利用壓力傳感器獲得油壓數(shù)據(jù)，間接得到張力輥所受張力，它避免了價格較高的張力計使用，可以重復(fù)使用，維修方便。這種裝置降低了測試成本，同時也降低了測試精度，張力輥上物體運(yùn)動速度的測試還必須由另外的測試裝置獲得。

海洋絞車?yán)|繩的張力和速度是實現(xiàn)海洋絞車升沉補(bǔ)償功能的重要控制和反饋參數(shù)，放出纜繩與絞車位置也是相對變化，為降低纜繩對測試裝置的軸向破壞力，較少的使用測試裝置，降低測試成本，測試裝置應(yīng)盡可能采用綜合測試裝置實現(xiàn)多參數(shù)測量并能自動調(diào)節(jié)適應(yīng)纜繩位置變化。現(xiàn)有的測試裝置主要采用的是單參數(shù)測試，需要兩套測試裝置實現(xiàn)纜繩張力和速度的測量，測試過程較復(fù)雜，測試成本較高。采用的纜繩導(dǎo)向裝置為線性導(dǎo)向，仍無法避免纜繩對測試裝置的軸向破壞力作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能對纜繩張力和速度進(jìn)行檢測、測試裝置簡單、成本低、測試方便的海洋絞車?yán)|繩擺角導(dǎo)向綜合測試裝置，及使用該裝置進(jìn)行測試的方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種海洋絞車?yán)|繩擺角導(dǎo)向綜合測試裝置，包括滑輪架、導(dǎo)輪、測試滑輪、軸、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、測速齒輪、螺紋應(yīng)變計；在測試滑輪的左上方和右下方分別安裝有一個導(dǎo)輪，使纜繩在所述測試滑輪上產(chǎn)生的包角恒為90°，所述導(dǎo)輪和測試滑輪均通過軸固定在滑輪架上，所述滑輪架固定安裝在基座上；測試齒輪、螺紋應(yīng)變計與所述測試滑輪固定安裝在同一軸上，所述測試齒輪上安裝有霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。

進(jìn)一步的，所述測試滑輪和導(dǎo)輪內(nèi)孔裝有高分子滑動軸承，保證測試滑輪和導(dǎo)輪的自由轉(zhuǎn)動和潤滑。

進(jìn)一步的，所述測試齒輪上設(shè)有防塵罩，可有效降低灰塵和雨水等對測量的影響。

一種海洋絞車?yán)|繩擺角導(dǎo)向綜合測試裝置進(jìn)行測試的方法，具體步驟如下：

(1)調(diào)節(jié)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器與測試齒輪頂部的距離，至信號正常；

(2)通過采集霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號，結(jié)合測試齒輪的齒數(shù)計算出測試滑輪轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步獲得纜繩速度，處理公式如下:

式中，v-纜繩速度，m/s；f-通過霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)，HZ；z-測試齒輪的齒數(shù)；r-纜繩繞測試滑輪的有效半徑，m；

(3)通過螺紋應(yīng)變計獲得軸上測試點(diǎn)處的應(yīng)變，結(jié)合測試點(diǎn)的布置位置以及纜繩繞滑輪的包角為90°的特點(diǎn)，進(jìn)一步獲得纜繩張力，處理公式如下:

式中，E-為軸材料的彈性模量，P_a；ε-軸上測點(diǎn)處的應(yīng)變；D_r-軸的直徑，m；C-測試點(diǎn)離最近支撐點(diǎn)的距離，m。

本發(fā)明一種海洋絞車?yán)|繩擺角導(dǎo)向綜合測試裝置及測試方法，與現(xiàn)有纜繩動力學(xué)參數(shù)檢測裝置和方法比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.采用擺動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)對纜繩進(jìn)行導(dǎo)向，避免測試滑輪軸產(chǎn)生軸向力，測試裝置可靠性和使用壽命長；

2.通過三個滑輪的合理布置，保證了纜繩與測試滑輪間的包角，測量分析結(jié)果更加準(zhǔn)確；

3.通過一套裝置實現(xiàn)了纜繩張力和速度多參數(shù)的性能測試，使用測試裝置少，測試成本低.張力測試采用軸上安裝螺紋應(yīng)變計獲得，結(jié)構(gòu)簡單，同時避免了貼應(yīng)變片無法多次使用的缺點(diǎn)，測量效果可靠、實現(xiàn)成本較其它傳感器低；纜繩繩速通過霍爾轉(zhuǎn)速傳感器從測試滑輪獲得，較通過編碼器獲得絞車計算的測量結(jié)果更加可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測試裝置的主視圖；