液压高速拖曳试验系统设计

　　引言

　　拖曳设备是工业生产、科学研究过程中一种常见的机械,具有悠久的发展历史和比较成熟的设计制造技术。随着制造技术的不断提高、加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展,拖曳系统在动力、节能和安全性等方面取得了很大的进步。但拖曳设备的检测试验不能适应其发展,仍停留在低速、短行程的低水平状态。大行程的高速拖曳设备目前还没有检测试验条件,研究开发适应市场的大行程、高速拖曳设备的试验系统势在必行。我们研制了速度24 Kn,功率75kW的拖曳系统,由于没有检测试验设备,给调试、检测、试验带来了诸多困难,为此尝试设计了高速拖曳试验系统。

　　1　系统性能要求

　　高速拖曳试验系统应具备常规试验系统的各项功能,如测试速度、功率、承载能力等,但就其特殊性来说,必须具备如下主要功能:

　　1)恒张力下的自动跟随

　　低速、短行程拖曳设备的检测试验大多是在重力加载下,检测其载荷能力、速度等其他指标,这样就必须具有高高的吊塔。对于大行程的高速拖曳设备来说,吊塔是不能满足要求的,必须具备满足高速、大行程的试验条件,即恒张力下的自动跟随。不管速度高低、不管行程大小、不管收缆还是放缆,试验中都有一恒定的张力自动跟随,即被检测拖曳设备与高速拖曳试验系统在一恒定张力下保持同步,模拟设计载荷。

　　2)张力的设定及自动恒定

　　不同的拖曳设备具有不同的载荷能力,同一台设备又需测试不同载荷下的性能参数,所以必须具备张力设定功能及设定后的张力恒定。本设计以比例溢流阀为执行元件,力传感器为检测元件,组建以张力为被控量的闭坏系统。控制器为PLC,采用PDF算法,控制比例溢流阀的压力来控制张力,实现高速拖曳试验系统绞车的恒张力控制。

　　3)具有变节距的排缆功能

　　不同的拖曳设备使用的缆绳直径不同,检测试验必须具备满足各种缆绳直径的排缆功能,能够根据缆绳直径和储缆筒转速来调节排缆马达的转速,即变节距的柔性排缆功能。

　　4)张力的准确测量

　　对于检测试验系统来说,张力的准确测量是系统的重要指标,决定了系统的检测精度。

　　2　系统方案设计

　　2. 1　系统机械结构设计

　　系统机械结构设计示意如图1,左边是被试拖曳设备,需要它能够在外负载力矩的作用下速度保持稳定可控。右边是拖曳检测试验系统,提供测试所需要的外负载力矩。在靠近拖曳检测试验系统的导辊上安装了一个张力传感器。由缆绳通过张力测量轮和两导向轮相连,收揽时被测试拖曳设备为主动力,拖曳检测试验系统在一定张力下与其同步;放缆时拖曳检测试验系统能模拟类似于浮力、重力等,在一定张力下与被测试拖曳设备同步,完成被测试拖曳设备各种参数的检测试验。