專利名稱：一種絞車鋼絲繩張力測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于鋼絲繩測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種絞車鋼絲繩張力測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，大型鋪管船在淺海作業(yè)時存在托管架的調(diào)整定位問題。托管架的調(diào)整定位一般都采用重型調(diào)整絞車，調(diào)整絞車的設計及鋼絲繩張力控制成為關(guān)鍵。大型調(diào)整絞車鋼絲繩張力測試問題，由于調(diào)整絞車的結(jié)構(gòu)性、動力性能、工作環(huán)境等諸多因素的影響以及鋼絲繩張力大，且測點布置難，要準確測量鋼絲繩張力就變得非常困難。測試絞車鋼絲繩張力，常見的有直接稱重測量法、弦振測力法、銷軸測力法、磁通量測量法。直接稱重測量法是將鋼絲繩截斷并把稱重傳感器接在斷繩中間重新連接起來， 這樣測量的范圍和距離都比較短，且測量值不穩(wěn)定；弦振測力法的原理是將鋼絲繩張力變化轉(zhuǎn)變?yōu)殇摻z繩振動特性的變化，通過對鋼絲繩振動特性的識別來測量張力；銷軸測力法是在調(diào)整絞車的出繩艙口安裝1個帶有銷軸式測力傳感器的定滑輪，使鋼絲繩繞過定滑輪.由于鋼絲繩的壓力，使測力銷軸發(fā)生微小變形，應變片產(chǎn)生微弱電流，經(jīng)放大傳輸?shù)浇K端設備進行處理，得到鋼絲繩對測力銷軸的壓力，進而通過幾何關(guān)系計算出鋼絲繩的張力。磁通量法是利用電磁傳感器，測定磁通量變化，根據(jù)張力、溫度與磁通量變化的關(guān)系，推算鋼絲繩張力。但是，托管架在海洋上受到風、浪、流、施工區(qū)域的水深和周圍環(huán)境等因素的影響，并針對鋼絲繩張力量程大的特點，對調(diào)整絞車的載荷測量和長度測量存在技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種絞車鋼絲繩張力測量裝置及其測量方法。本實用新型目的是提供一種具有結(jié)構(gòu)緊湊，鋼絲繩的張力測量和伸縮長度測量于一身，操作方便，經(jīng)濟實用，可靠程度高，測量數(shù)據(jù)準確等特點的絞車鋼絲繩張力測量裝置。本實用新型絞車鋼絲繩張力測量裝置采用如下技術(shù)方案—種絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特點是測量裝置包括絞車卷筒支架、鋼絲繩卷筒和軸承座，卷筒支架上裝有軸承座，軸承座上裝有鋼絲繩卷筒，軸承座上裝有鋼絲繩測力傳感器和鋼絲繩測速傳感器。本實用新型絞車鋼絲繩張力測量裝置還可以采用如下技術(shù)措施所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特點是軸承座有連接螺栓緊固在卷筒支架上。所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特點是鋼絲繩測速傳感器為齒輪測速方式， 測速傳感器安裝有一個小齒輪，在卷筒軸上裝配有配對的大齒輪，大齒輪與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，測速傳感器測得小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。[0011]所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特點是鋼絲繩測力傳感器為稱重傳感器。絞車鋼絲繩張力測量裝置提供一種具有張力測量和伸縮長度測量于一身，操作方便，經(jīng)濟實用，可靠程度高，測量數(shù)據(jù)準確等特點的絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法。本實用新型絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法采用如下技術(shù)方案所述絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法，其特征是測量裝置進行鋼絲繩張力測量的步驟，測量軸承座上安裝的鋼絲繩測力傳感器的力，測量鋼絲繩測速傳感器的數(shù)據(jù)， 確定鋼絲繩的長度和其在鋼絲繩卷筒的位置，由鋼絲繩在鋼絲繩卷筒的位置進行鋼絲繩力的計算，確定鋼絲繩的張力。本實用新型絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法還可以采用如下技術(shù)措施所述絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法，其特點是測量軸承座上安裝的鋼絲繩測力傳感器的力是測量安裝的鋼絲繩的稱重傳感器的力。所述絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法，其特點是鋼絲繩測速傳感器為齒輪測速方式，測速傳感器安裝有一個小齒輪，在卷筒軸上裝配有配對的大齒輪，大齒輪與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，測量鋼絲繩測速傳感器的數(shù)據(jù)是測量測速傳感器小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果一種絞車鋼絲繩張力測量裝置及其測量方法，由于采用了本實用新型全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所研制的測量絞車鋼絲繩張力長度裝置集張力測量和伸縮長度測量于一身，并與相應融為一體，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，實用可靠度較高。 根據(jù)力學模型，通過對稱重傳感器的連接設計，將鋼絲繩張力的測量轉(zhuǎn)換為稱重傳感器正壓力的測量，簡化了測量的原理及結(jié)構(gòu)，所用的稱重傳感器經(jīng)傳感器制造并進行標定，完全符合需要并且更換方便。進行了現(xiàn)場測試，使用表明，其各項指標完全符合調(diào)整絞車技術(shù)要求，其性能優(yōu)良，數(shù)據(jù)精確。本實用新型具有鋼絲繩的張力測量和伸縮長度測量于一身，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便， 經(jīng)濟實用，可靠程度高，性能優(yōu)良，測量數(shù)據(jù)準確等優(yōu)點。

圖1是本實用新型軸承座與傳感器連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是鋼絲繩張力的位置分析示意圖；圖3是鋼絲繩卷筒受力分析示意圖。圖中，1、卷筒支架，2、鋼絲繩卷筒，3、測速傳感器，4、軸承座，5、測力傳感器，6、連接螺栓。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實例，并配合附圖詳細說明如下參照附圖1至圖3。實施例1絞車鋼絲繩張力測量裝置，包括絞車卷筒支架1、鋼絲繩卷 筒2和軸承座4，卷筒支架1上裝有軸承座，軸承座4上裝有鋼絲繩卷筒2，軸承座4上裝有鋼絲繩測力傳感器5和鋼絲繩測速傳感器3。鋼絲繩測速傳感器3為齒輪測速方式，測速傳感器安裝有一個小齒輪，在卷筒軸上裝配有配對的大齒輪，大齒輪與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，測速傳感器3測得小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。鋼絲繩測力傳感器為稱重傳感器。實施例2絞車鋼絲繩張力測量裝置的測量方法，測量裝置進行鋼絲繩張力測量的步驟，測量軸承座上安裝的鋼絲繩測力傳感器的力，測量鋼絲繩測速傳感器的數(shù)據(jù)，確定鋼絲繩的長度和其在鋼絲繩卷筒的位置，由鋼絲繩在鋼絲繩卷筒的位置進行鋼絲繩力的計算，確定鋼絲繩的張力。測量軸承座上安裝的鋼絲繩測力傳感器的力是測量安裝的鋼絲繩的稱重傳感器的力。鋼絲繩測速傳感器為齒輪測速方式，測速傳感器安裝有一個小齒輪，在卷筒軸上裝配有配對的大齒輪，大齒輪與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，測量鋼絲繩測速傳感器的數(shù)據(jù)是測量測速傳感器小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。本實施例的具體結(jié)構(gòu)及鋼絲繩張力測量過程結(jié)合絞車與托管架的實際相對位置，設計出可連接測力和測速傳感器的軸承座， 如下附圖1所示該機構(gòu)由卷筒支架1、鋼絲繩卷筒2、測速傳感器3、軸承座4、測力傳感器 5、連接螺栓6組成，該機構(gòu)工作過程如下已確定鋼絲繩卷筒的寬度D，鋼絲繩的出繩方向隨著鋼絲繩的卷入而時刻變化，由于每層鋼絲繩的層數(shù)一定，故可從測速傳感器上得知目前繩子位于第幾層，從而運用力學原理計算出此時鋼絲繩的張力，具體力位置分析如附圖 2 如所示，鋼絲繩卷筒直徑為d=60mm，寬度為D，計算過程如下首先將鋼絲繩張力分解至垂直卷筒軸心和平行卷筒中心兩個方向，由力學平行四邊形法及圖中幾何關(guān)系則得知α =Arctg (D/2-nd)/L, η為單層排纜個數(shù)，0彡η彡4取整數(shù);Fl=F*cos α ；艮P :F= Fl/ cos α再對卷筒體進行受力分析，此時將滾筒體作為一個剛體即等效為一質(zhì)點，受力圖如附圖3所示圖中F1為鋼絲繩張力在垂直于卷筒軸心方向的分力，該力又可看做為兩個不同方向力的合力，即垂直于軸承座的分力F3和平行于軸承座的分力F2，F(xiàn)3即為稱重傳感器所測得的力的大小，由圖中幾何關(guān)系可得F3=Fl*cos β ； (F3即為軸承座底部傳感器所測得的力的大小KN)；β =Arctg (L/ (d/2+A+K*52)) ； (0 彡 K 彡 9，取整數(shù))；上述式子中K為層數(shù)，K值可有軸承座上的測速傳感器處測得，測速傳感器主要工作過程如下，測速傳感器一側(cè)安裝一個測速小齒輪，與之配對的大齒輪裝配在卷筒軸上，與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，取該兩個齒輪齒數(shù)比i=Zl/Z2=4 (Zl為小齒輪齒數(shù)，Z2為大齒輪齒數(shù))，當測速傳感器測得小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)m后，經(jīng)過編碼器編譯，即可得知目前鋼絲繩的纏繞是在第幾層以及鋼絲繩卷入的長度。從而得知η和K的關(guān)系如下設從第一段鋼絲繩纏繞入卷筒開始，測速傳感器測到得小齒輪的轉(zhuǎn)過圈數(shù)為m，則卷筒轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為P=m/4，此時層數(shù)K=p/9(每層排纜數(shù)量為9根)，K只取整數(shù)(小數(shù)點后數(shù)值舍去)，則η與K的關(guān)系可換算如下n= I ρ-9Κ-5 |，0 彡 η 彡 4 取整數(shù)。鋼絲繩長度計算過程如下鋼絲繩的長度S= { Σ { π (Α+60+52Κ ) *9}}+ (Α+60+52ρ/9) * (ρ_Κρ)，其中 O^ Ki ^ ρ/9, Κ=ρ/9,且均取整數(shù)(原則為小數(shù)點后數(shù)值舍去)。由上述計算過程，已測量出的值為F3，m，則通過計算即可得出鋼絲繩的張力，同時也可得到鋼絲繩的長度，實際使用中需對結(jié)果進行標定并修正，已達到測量鋼絲繩負載與鋼絲繩長度的準確性。
權(quán)利要求1.一種絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特征是測量裝置包括絞車卷筒支架、鋼絲繩卷筒和軸承座，卷筒支架上裝有軸承座，軸承座上裝有鋼絲繩卷筒，軸承座上裝有鋼絲繩測力傳感器和鋼絲繩測速傳感器。
2.按照權(quán)利要求1所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特征是軸承座有連接螺栓緊固在卷筒支架上。
3.按照權(quán)利要求1所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特征是鋼絲繩測速傳感器為齒輪測速方式，測速傳感器安裝有一個小齒輪，在卷筒軸上裝配有配對的大齒輪，大齒輪與卷筒軸同步轉(zhuǎn)動，測速傳感器測得小齒輪的角速度及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。
4.按照權(quán)利要求1所述的絞車鋼絲繩張力測量裝置，其特征是鋼絲繩測力傳感器為稱重傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種絞車鋼絲繩張力測量裝置。本實用新型屬于鋼絲繩測量技術(shù)領(lǐng)域。一種絞車鋼絲繩張力測量裝置，其包括絞車卷筒支架、鋼絲繩卷筒和軸承座，卷筒支架上裝有軸承座，軸承座上裝有鋼絲繩卷筒，軸承座上裝有鋼絲繩測力傳感器和鋼絲繩測速傳感器。本實用新型具有鋼絲繩的張力測量和伸縮長度測量于一身，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，經(jīng)濟實用，可靠程度高，性能優(yōu)良，測量數(shù)據(jù)準確等優(yōu)點。
文檔編號G01L5/04GK202110017SQ20102065591
公開日2012年1月11日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者周然, 李軍營, 王福山, 陳建長 申請人:天津工程機械研究院, 天津市精研工程機械傳動有限公司