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        測船懸索吊臂自動收放機的研制

        2017-10-19 03:41:01徐興東王蒙恩徐長征楊道法俞磊
        水能經(jīng)濟 2017年12期

        徐興東 王蒙恩 徐長征 楊道法 俞磊

        【摘要】黃河下游水文測驗手段主要依靠機動測船,需要把旋漿式流速儀安裝在200公斤的重型鉛魚支架上面,孫口水文站現(xiàn)有大型機動測船兩艘、中小型機動船舶兩艘,日常測驗或者洪水測驗中需要兩個青壯年通過旋轉加力輪實現(xiàn)懸索吊臂左右收放。針對黃河下游懸索吊臂測驗設備落后的局面,對懸索吊臂控制部分進行了技術革新與改造,并研制出一套使測船懸索吊臂通過永磁電動機減速機來實現(xiàn)左右收放的設備。

        【關鍵詞】測驗船舶;懸索吊臂;旋轉加力輪;永磁電動機減速機

        1、問題的提出

        孫口水文站隸屬于黃委會山東水文水資源局,位于山東省梁山縣趙固堆鄉(xiāng)蔡樓村,該站系全國大江大河重要水文站,是黃河水量調(diào)度最重要的依據(jù)站,屬國家重點報汛站,東平湖分滯洪決策控制站,常年向國家防總、黃河防總拍報水情。孫口水文站現(xiàn)擁有大型測驗船舶兩艘,中小型測驗船舶兩艘,在日常測驗或是在洪水期間,孫口水文站進行測船測驗時,懸吊重型鉛魚的懸索吊臂的收放要用人力來旋轉加力輪來實現(xiàn)懸索吊臂的左右收放,由于鉛魚重量達200公斤,再加上吊臂運轉軸的摩擦力,要兩個男性勞動力才能將吊臂收回或者放出,關鍵的時候既耽誤工時又浪費工力。針對這種現(xiàn)狀,筆者對測驗船舶懸索吊臂進行技術改造,使測船懸索吊臂通過永磁電動機減速機來達到自動收放的目的。

        2、改造內(nèi)容

        (1)采用直流24V永磁電動機減速機來取代人力轉動。

        (2)減速機驅(qū)動軸與人力輸入軸連接,為了防止電動機發(fā)生故障,設計成插接式裝配,拆裝方便。

        (3)電動機正反轉利用某某控制器來控制,電動機的轉速可調(diào)。

        (4)懸索吊臂設置兩個限位裝置。

        (5)電源采用測船現(xiàn)有的鉛酸電池。

        (6)利用測船現(xiàn)有的備用線路,連接到駕駛臺。

        (7)如果駕駛臺沒有24V動力電源,就從機艙引到駕駛臺,然后與電動機連接。

        3、創(chuàng)新要求

        設備安裝好,要求電動機的功率能夠滿足旋轉懸索吊臂的正常運轉,減速后的轉速為每分鐘13轉。實現(xiàn)電動控制,速度可調(diào),在吊臂的兩側安裝限位裝置,防止吊臂越位或者因為吊臂卡死而損壞電動機過減速機,最終目的是減輕勞動強度,實現(xiàn)自動轉出和收回的自動化控制。

        4、工作原理

        利用直流電動機的的源動力經(jīng)過蝸輪蝸桿減速機進行減速,減速的目的是為了加大輸出軸的扭力,利用減速機的輸出軸輸出的扭力來旋轉懸索吊臂的蝸輪蝸桿軸,以此替代人力,電動機的轉速通過調(diào)速旋鈕進行調(diào)速,在駕駛臺船長就可以根據(jù)工作需要來操作懸索吊臂,輕松實現(xiàn)電控操作懸索吊臂的的左右擺動。

        5、技術參數(shù)

        5.1電動機的型號及參數(shù)

        額定功率:100W 空載轉速:1r/min=轉每分鐘

        額定電壓:DC24V 輸出扭矩:扭矩:600KG.CM

        額定電流:6.5A 減速箱減速比:減速比1:100

        空載轉速:17 r/min 負載轉速:13r/min

        重量:9.8kg

        5.2控制器的參數(shù)與型號驅(qū)動器選用:DC 48RT50BL-XW ,它是一款智能型大功率直流馬達驅(qū)動器。該驅(qū)動器使用高性能MCU,采用高級運動控制算法,應用于特殊功能要求的場合,可外部模擬量、脈寬控制和電位器調(diào)速,可設置軟啟和軟停,可設置最大電流和馬達扭矩,馬達正向和反向可獨立選擇,馬達正向、反向最大電流可獨立設置,正向限位和反向限位可獨立控制,驅(qū)動器設有故障報警輸出端,可以更有效的保護整套設備的安全及可靠,可以很好的應用到吊箱鉛魚的升降上。

        規(guī)格及型號:

        型號:DC 48RT50BL-XW 最大輸出電流:100A

        最大輸出電壓:55V 直流電壓輸入范圍:10~55V

        控制器的特性:

        (1)體積小,寬電壓輸入

        (2)多種控制方式:電位器、模擬量控制、脈寬控制

        (3)獨立的正向&反向控制

        (4)獨立的正向限位&反向限位

        (5)剎車制動控制功能

        (6)最大電流限制

        (7)過電流、過熱,過壓、欠壓,短路等異常情況啟動保護功能

        (8)LED 故障報警狀態(tài)指示,故障報警輸出

        性能指標:

        (1)電源電壓:10—55VDC

        (2)待機電流:15mA

        (3)持續(xù)工作電流:40A 瞬間電流高:100A-5S

        (4)工作頻率:2KHZ

        (5)Out+5VDC 電源(可給電位器供電): 5V DC 20mA

        (6)模擬量輸入范圍:0-- 5VDC

        (7)軟啟動時間:0-5S

        (8)軟停止時間:0-5S

        (9)脈沖輸入頻率:250Hz

        (10)占空比輸入范圍20%-- 100%

        (11)數(shù)字量輸出接口:最大負載能力為50v 1A

        (12)溫度保護狀態(tài):80℃停止輸出

        (13)工作環(huán)境溫度:-40℃-- +60℃

        (14)環(huán)境濕度:相對濕度≤80RH

        (15)外形尺寸: L * W * H = 127mm * 85mm * 49mm

        (16)重量:300g

        鉛魚的上升-下降開關選用手柄式單刀雙擲開關(中間為空檔),應選擇大于6安培的開關。操作手柄開關為自鎖型。旋轉電位器進行鉛魚升降的調(diào)速,具有斷電剎車功能,可以正向限位和反向限位,限位元件選用漫反射型光電開關。

        型號為:E3F1-DS5C4直流三線NPN常開,直徑M12mm,動作距離為40mm。

        5.3減速機的減速比與型號

        減速比為1:100

        減速機的型號GW114165

        6、結論

        測船懸索吊臂自動收放機研制成功后,該設備現(xiàn)安裝在孫口水文站黃測112測船上。經(jīng)過長時間的應用,該設備不但提高了水文測驗設施科技含量,并且節(jié)省了人力物力,具有性能穩(wěn)定、省時省力、操作方便、經(jīng)久耐用等特點,同時它的應用結束了通過人工旋轉加力輪實現(xiàn)懸索吊臂左右收放的歷史,在黃河干流水文測船測驗中具有很好的應用價值和推廣價值。

        參考文獻:

        [1]歐陽再平,李炎松,向家華.水文勘測船工.黃河水利出版社.

        [2]朱曉原,張留柱,姚永熙.水文測驗實用手冊[M].北京:中國水利水電出版社,2013:216-218.

        作者簡介:徐興東(1989—),男,助理工程師。

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