[發明專利]一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法

有效

• 申請號: 201811053758.6
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109211451B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 胡亞安;李學義;李中華;王新;王蛟;胡皓
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴勇剛;陳曉平

本發明一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法，屬于航道工程監測領域。具體包括以下步驟：(1)安裝傳感器；(2)測量和計算船廂上行浮力及浮力過程；(3)測量和計算船廂下行浮力及浮力過程；(4)計算船廂在同一高程處的摩擦力；(5)將(4)得到的摩擦力進行平均；(6)最終得到水力驅動式升船機摩擦力?船廂高程位置關系線。本發明的有益效果在于：提供了一種全新的利用浮力方法極其簡單地測量水力式升船機系統摩擦力的方法原理簡單，易于實現，數據準確可靠；測量元件少，僅需在卷筒一側布置傳感器；可得到全行程升船機的系統摩擦力。

技術領域

本發明涉及一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法，具體是一種水力驅動式升船機系統摩擦力的直接測量方法，屬于航道工程監測領域。

背景技術

升船機是一種能夠克服較大水頭差、為船舶提供快捷過壩的通道，與船閘并列為兩種主要通航建筑物型式，尤其適用于高壩通航。德國、比利時等歐洲國家大型升船機建設技術水平較高，我國大型升船機起步較晚，但近年來發展迅猛，一批代表性的大型升船機陸續建成，并創造了多項世界之最。規模最大的長江三峽齒輪齒條爬升式升船機已于2016年9月試通航，最大提升重量15500t，最大提升高度113m，船廂有效水域尺寸120m×18m×3.5m(長×寬×水深)，可通過3000t大型船舶；單級提升高度最大的烏江構皮灘鋼絲繩卷揚式升船機，最大提升高度127m，可通過500t船舶，目前正在安裝調試；我國原創的景洪水力驅動式升船機于2016年8月試通航，可通過500t船舶，也是目前我國建成的最大的船廂下水式升船機。上述三座升船機是目前大型垂直升船機三種主要型式的代表。

升船機系統摩擦力大小一直是設計單位和運行部門較為關注的。系統摩擦力對升船機設計和運行影響主要體現在如下幾個方面：設計過程中提升機構的選取，摩擦力對機械系統磨損，摩擦力疊加其他荷載對升船機安全性影響等，對于水力驅動式升船機，浮筒大小和配水也受摩擦力制約。

摩擦力測量方法有很多，最簡單的摩擦力測量方法為初中物理課本介紹的，采用彈簧秤拉動木塊做勻速直線運動的摩擦力測量方法。在相關摩擦力測量方法中，氣缸摩擦力測量文獻較多。其測量方法大致分為兩種，其一為采用氣壓驅動，實時測量活塞兩端進氣腔和排氣腔的壓力，根據摩擦力和活塞上氣壓力的平衡方程來間接計算出靜、動摩擦力，可稱為氣缸摩擦力的間接測量法；其二為采用外部牽引驅動，外部驅動元件與氣缸之間通過力傳感器連接，采集力傳感器的輸出，結合運動方程獲得氣缸的靜、動摩擦力，可將該方法稱為直測法。

水力驅動式升船機是我國自主研發的新式升船機，其相關的機械性能需要通過直接監測獲得。現有技術的主要缺陷在于：

(1)水力驅動式升船機是一種新的升船機型式，其摩擦力主要包含了卷筒與卷筒支座、同步軸與軸承支座、船廂導輪與升船機導軌之間的摩擦力，均為滾動摩擦力。摩擦力組成項目多，影響因素復雜，沒有合適的方法進行測量。

(2)傳統的測量方法都是針對卷揚式升船機的，直接在鋼絲繩上設置拉力計來測量，技術復雜并且對船閘正常運行有較大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提出一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法，以獲得水力驅動式升船機的系統摩擦力大小。

本發明達到上述目的的技術方案是：一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法，從升船機整個系統考慮升船機摩擦力，在豎井底部布置水位傳感器和豎井頂部布置激光位移傳感器，通監測升船機勻速上行與下行或換向過程中豎井水位和浮筒位置數據，計算出浮筒浮力變化，進而轉換為升船機系統摩擦力。

一種水力驅動式升船機系統摩擦力測量方法，實現系統摩擦力測量的原理是：

(1)在船廂勻速上行和下行及換向過程中，由于系統摩擦力對相對運行的阻礙作用，導致浮筒浮力發生變化；

(2)監控豎井水面和浮筒位置，可以得到浮筒浮力變化；