[发明专利]一种绞车拖缆张力测量驱动机构

说明书

本发明公开了一种绞车拖缆张力测量驱动机构，机构包括安装座、销轴式张力传感器、张力测量板、液压马达、卷扬减速机和卷筒轴；安装座和卷筒轴之间设有轴承，轴承两端由轴承内挡圈和轴承外挡圈限制轴线位移；安装座和轴承外挡圈内设置有密封圈；液压马达直接与卷扬减速机对接，卷扬减速机转子与卷筒轴螺栓连接，卷扬减速机定子与张力测量板螺栓连接；销轴式张力传感器的支撑区位于传感器座和安装座的安装孔上，承载区位于张力测量板的受力孔上。本发明根据销轴式传感器所测的张力和结构几何参数推算出拖缆的张力，可实现在卷扬减速机转动和制动情况下均能实时监测拖缆张力的能力，具有结构紧凑、测量稳定和精度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种绞车驱动机构，具体的说是一种具有张力测量功能的水下拖曳系统中的拖缆收放绞车的驱动机构。

背景技术

在水下拖曳系统中，探测拖体有时会出现拖挂渔网或碰撞硬物等情况致使拖缆张力增大，当增大到一定程度时则会对拖曳平台造成致命威胁，如使直升机坠落或高速艇倾覆翻转等。拖缆的张力影响到拖曳平台的安全性和工作性能，拖曳系统需要对拖缆张力进行实时监测，必要时采取绞车放缆、拖曳平台减速等措施释放张力，确保拖曳平台和人员的安全等。因此需要对拖缆的张力进行实时监测，以便采取紧急应对措施。

目前绞车普遍采用的拖缆张力测量方法主要有以下四种：

1、在收放装置的导轮轴上设置销轴式张力传感器，该方法与拖缆在导轮上的包角有关，因此还需另设置拖缆进出导轮的角度传感器，同时该方法还极易受到拖缆抖动的影响，测量数值不稳定。

2、在绞车出缆处设置张力测量装置，张力测量装置主要采用三点测量法，该方法使得拖缆过测量轮时容易卡滞，拖缆完全半径较小，容易损坏，并且在低张力时误差较大。

3、在驱动装置与卷筒之间设置扭矩传感器，该方法测量比较准确，稳定，但是若采用外置机构则轴向尺寸较大，采用内置结构则维护使用不方便。

4、在驱动装置输入端，即高速端设置张力监测机构，通常采用监测驱动马达的进出口压力来推算马达输出扭矩进而推算出拖缆的张力，该方法简单，结构紧凑，但是由于经过减速机进行减速增力将张力放大，加上马达自身容积效率的影响，因此测量误差较大，并且在制动时难以测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种绞车拖缆张力测量驱动机构，能够作为绞车的动力驱动机构，同时具有实时监测拖缆张力的能力。

一种绞车拖缆张力测量驱动机构，机构包括安装座、销轴式张力传感器、张力测量板、液压马达、卷扬减速机和卷筒轴；所述安装座和卷筒轴之间设置有轴承，轴承两端由轴承内挡圈和轴承外挡圈限制轴线位移；所述液压马达与卷扬减速机对接，卷扬减速机的转子与卷筒轴固定连接，卷扬减速机的定子与张力测量板固定连接；所述销轴式张力传感器两端的支撑区位于分别位于传感器座和安装座的安装孔上，中间的承载区位于张力测量板的受力孔上，所述销轴式张力传感器测得张力测量板受到的扭矩，通过几何关系计算拖缆张力。

卷筒轴的径向力和轴向力通过轴承传递到安装座上，扭矩通过卷扬减速机、张力测量板、销轴式张力传感器和传感器座传递到安装座上，张力测量板只受到纯扭矩的作用，该扭矩作用到销轴式张力传感器时转变为单方向的压力，通过销轴式张力传感器测出该压力，并根据卷扬减速机的作用扭矩和反作用扭矩相等的原理，就可以根据结构几何关系推算出拖缆的张力。

进一步地，所述张力测量板上方周向均布设置有螺栓的安装孔，下方设置有销轴式张力传感器的受力孔，所述受力孔为异型孔，左右宽度方向与销轴式张力传感器的直径相同，上下长度方向大于销轴式张力传感器的直径；所述受力孔限制销轴式张力传感器左右移动，使销轴式张力传感器在受力孔内仅能上下滑动。

进一步地，所述拖缆张力的计算过程如下：

拖缆张力为T，拖缆所在层数的缠绕中心半径为R，则拖缆对卷扬减速机的转矩M1为：

M1＝TxR