[发明专利]一种海洋绞车缆绳摆角导向综合测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋船载绞车领域，具体涉及一种海洋船载绞车缆绳张力和运动速度的综合测试装置。

背景技术

海洋绞车主要应用于深海资源开发装备、ROV系统、水下拖曳系统等的收放。复杂的海洋工作环境，要保证绞车安全平稳地起升或下放重物，必须使海洋船载绞车具有升沉补偿功能。缆绳的张力和速度是实现该性能的重要控制和反馈参数，而放出缆绳与绞车位置是相对变化的，因此，实现海洋绞车补偿功能必须设置张力和速度检测装置及缆绳导向装置。

专利201310313529.4公开了绞车拖缆试验系统。该系统设置了缆绳张力测试装置，它通过利用称重传感器测量导向滑轮两轴承支座的反力获得缆绳张力。采用这种张力测试装置，缆绳张力增大，传感器结构必须改变，测试成本较高。该系统对于缆绳速度的测量也仅是通过编码器测量绞车转动速度计算获得。由于绞车储缆量不断变化，有效半径不断变化，这种测量方式的精度很低。同时，缆绳穿过滑轮，随着缆绳与绞车相对位置的变化，会在滑轮上产生轴向破坏力，损坏绳槽。

专利201310726998.9提出了一种张力辊张力测试装置及测试方法。该装置通过在张力辊支撑轴承座下设置液压油缸，利用压力传感器获得油压数据，间接得到张力辊所受张力，它避免了价格较高的张力计使用，可以重复使用，维修方便。这种装置降低了测试成本，同时也降低了测试精度，张力辊上物体运动速度的测试还必须由另外的测试装置获得。

海洋绞车缆绳的张力和速度是实现海洋绞车升沉补偿功能的重要控制和反馈参数，放出缆绳与绞车位置也是相对变化，为降低缆绳对测试装置的轴向破坏力，较少的使用测试装置，降低测试成本，测试装置应尽可能采用综合测试装置实现多参数测量并能自动调节适应缆绳位置变化。现有的测试装置主要采用的是单参数测试，需要两套测试装置实现缆绳张力和速度的测量，测试过程较复杂，测试成本较高。采用的缆绳导向装置为线性导向，仍无法避免缆绳对测试装置的轴向破坏力作用。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种能对缆绳张力和速度进行检测、测试装置简单、成本低、测试方便的海洋绞车缆绳摆角导向综合测试装置，及使用该装置进行测试的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种海洋绞车缆绳摆角导向综合测试装置，包括滑轮架、导轮、测试滑轮、轴、霍尔转速传感器、测速齿轮、螺纹应变计；在测试滑轮的左上方和右下方分别安装有一个导轮，使缆绳在所述测试滑轮上产生的包角恒为90°，所述导轮和测试滑轮均通过轴固定在滑轮架上，所述滑轮架固定安装在基座上；测试齿轮、螺纹应变计与所述测试滑轮固定安装在同一轴上，所述测试齿轮上安装有霍尔转速传感器。

进一步的，所述测试滑轮和导轮内孔装有高分子滑动轴承，保证测试滑轮和导轮的自由转动和润滑。

进一步的，所述测试齿轮上设有防尘罩，可有效降低灰尘和雨水等对测量的影响。

一种海洋绞车缆绳摆角导向综合测试装置进行测试的方法，具体步骤如下：

(1)调节霍尔转速传感器与测试齿轮顶部的距离，至信号正常；

(2)通过采集霍尔转速传感器输出的脉冲信号，结合测试齿轮的齿数计算出测试滑轮转速，进一步获得缆绳速度，处理公式如下:

式中，v-缆绳速度，m/s；f-通过霍尔传感器采集的脉冲数，HZ；z-测试齿轮的齿数；r-缆绳绕测试滑轮的有效半径，m；

(3)通过螺纹应变计获得轴上测试点处的应变，结合测试点的布置位置以及缆绳绕滑轮的包角为90°的特点，进一步获得缆绳张力，处理公式如下:

式中，E-为轴材料的弹性模量，P_a；ε-轴上测点处的应变；D_r-轴的直径，m；C-测试点离最近支撑点的距离，m。

本发明一种海洋绞车缆绳摆角导向综合测试装置及测试方法，与现有缆绳动力学参数检测装置和方法比较具有如下优点：

1.采用摆动导向结构对缆绳进行导向，避免测试滑轮轴产生轴向力，测试装置可靠性和使用寿命长；

2.通过三个滑轮的合理布置，保证了缆绳与测试滑轮间的包角，测量分析结果更加准确；

3.通过一套装置实现了缆绳张力和速度多参数的性能测试，使用测试装置少，测试成本低.张力测试采用轴上安装螺纹应变计获得，结构简单，同时避免了贴应变片无法多次使用的缺点，测量效果可靠、实现成本较其它传感器低；缆绳绳速通过霍尔转速传感器从测试滑轮获得，较通过编码器获得绞车计算的测量结果更加可靠。

附图说明

图1为本发明测试装置的主视图；