張毅

摘 要：隨著造船海洋工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，錨鏈產(chǎn)品呈超長(zhǎng)及大規(guī)格高強(qiáng)度發(fā)展。臥式錨鏈拉力試驗(yàn)機(jī)是錨鏈生產(chǎn)中常見(jiàn)主要檢測(cè)設(shè)備。近年來(lái)，公司20MN臥式錨鏈拉力試驗(yàn)機(jī)原有設(shè)計(jì)方案不能滿足計(jì)量檢測(cè)要求，本人對(duì)設(shè)備中測(cè)力系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)存在影響計(jì)量檢測(cè)的問(wèn)題進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，解決了拉力機(jī)計(jì)量及液壓控制系統(tǒng)拉力檢測(cè)和回程中保壓?jiǎn)栴}，項(xiàng)目實(shí)施后達(dá)到檢測(cè)要求。

關(guān)鍵詞：錨鏈；壓力傳感器；恒壓變量；比例溢流；比例換向

中圖分類號(hào)：TH137.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0046-02

1 臥式錨鏈拉力試驗(yàn)機(jī)工作原理

錨鏈產(chǎn)品最長(zhǎng)可達(dá)1500米，常采用臥式拉力試驗(yàn)分段連續(xù)拉力檢測(cè)形式[1]。拉力機(jī)照片和主要部件結(jié)構(gòu)圖1和圖2所示。

四根拉桿4穿過(guò)機(jī)架5左端孔將兩個(gè)梁2連接成小車；主油缸6缸體用若干螺栓連接在機(jī)架上，活塞桿端與測(cè)力裝置4連接；球頭座7用螺栓連接主油缸6缸體右端；在測(cè)力裝置4用若干螺栓連接在小車左端梁2的內(nèi)側(cè)；四個(gè)夾緊臂9用銷軸8分別安裝在小車右端梁2和機(jī)架右端的孔內(nèi)。

動(dòng)作過(guò)程。在導(dǎo)鏈輪和送料小車作用下，待進(jìn)行拉力試驗(yàn)的錨鏈輸送到適當(dāng)?shù)奈恢?，四個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)的夾緊臂擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)錨鏈的夾緊；另外四個(gè)油缸帶動(dòng)兩個(gè)U型鎖塊沿水平方向運(yùn)動(dòng)，鎖緊夾緊臂的外側(cè)；主油缸驅(qū)動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)拉力試驗(yàn)。

2 測(cè)力系統(tǒng)

2.1 測(cè)力裝置

測(cè)力裝置圖3所示。

受力盤2用若干螺栓連接在拉力機(jī)小車梁的內(nèi)側(cè)；球頭座6用螺栓連接在主油缸活塞桿的端面；導(dǎo)向座4上有兩個(gè)導(dǎo)向帶5；導(dǎo)向座4與傳感器3用螺紋連接；把傳感器3置入連接套孔中；兩個(gè)半法蘭7卡入活塞桿端的槽中用若干螺栓連接在拉力機(jī)小車梁的內(nèi)側(cè)。

2.1.1 主要部件

（1）壓力傳感器。利用壓磁效應(yīng)制造而成，具有精度高、重復(fù)性好、溫漂小和抗過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。技術(shù)指標(biāo)要求：額定負(fù)荷24MN；校準(zhǔn)精度0.5%；非線性誤差0.5%；零位溫漂±100ppm/k；靈敏度溫漂±100ppm/k；補(bǔ)償至最小誤差使用范圍20至80℃；允許連續(xù)使用最大溫度范圍-40至90℃；滯環(huán)0.2%；重復(fù)性精度0.1%；壓縮量0.05mm；不影響性能最大過(guò)載量300%額定載荷；不破壞傳感器最大過(guò)載量500%額定載荷。（2）受力盤。材質(zhì)40Cr熱處理至HB260-280，受壓表面HRC40至42。

2.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

傳感器安裝導(dǎo)向裝置可使其在連接套的孔中小量平穩(wěn)直線運(yùn)動(dòng)；活塞桿端的球頭座可使傳感器端面受力均勻；活塞桿端槽與兩個(gè)半法蘭軸向有小量間隙，小車向右換向時(shí)傳感器迅速松開(kāi)，測(cè)力裝置示數(shù)可迅速到0，以免系統(tǒng)殘余壓力的影響。

2.2 計(jì)量檢測(cè)

2.2.1 計(jì)量檢測(cè)要求

拉力機(jī)測(cè)力裝置的示值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傳感器誤差在拉力4-20MN范圍內(nèi)±1%；即以力傳感器滿量程20%（4MN）為起點(diǎn)，然后以40%（8MN）、60%（12MN）、80%（16MN）及100%（20MN）其精度滿足要求。

2.2.2 計(jì)量檢測(cè)裝置

計(jì)量檢測(cè)裝置圖4所示。

球頭座5用螺栓連接在主油缸5缸底；受力盤7用螺栓連接在梁8端面；標(biāo)準(zhǔn)傳感器定位孔穿在受力盤的圓柱形臺(tái)階上，其環(huán)形面受壓力。

2.2.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為確保標(biāo)準(zhǔn)傳感器承受壓力均勻，在主油缸底再加球頭座。盡可能使標(biāo)準(zhǔn)傳感器與測(cè)力裝置傳感器示值一致。

3 液壓控制系統(tǒng)

3.1 錨鏈拉力機(jī)主油缸液壓系統(tǒng)要求

系統(tǒng)最高工作壓力20MPa。加荷、卸荷平穩(wěn)，拉力檢測(cè)及回程保壓時(shí)間可在0-60秒內(nèi)調(diào)定，保壓時(shí)間內(nèi)負(fù)荷變化量不大于最大負(fù)荷的1%。保壓分8檔，分別為5、10、15、20、30、40、50、60秒[2]。

3.2 主油缸控制系統(tǒng)

主油缸控制系統(tǒng)原理圖5所示。

3.3 主要元件選用

采用電液比例閥與放相應(yīng)大器配套使用能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。其中電液比例溢流閥可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動(dòng)設(shè)置；電液比例換向閥可提高換向速度并防止慣性沖擊。定量葉片泵可在中低壓（不大于6MPa）下，快速實(shí)現(xiàn)欲檢測(cè)錨鏈夾緊、松開(kāi)及鎖緊等動(dòng)作，提高生產(chǎn)效率。拉力試驗(yàn)時(shí)采用恒壓變量柱塞泵提高原動(dòng)力，其實(shí)質(zhì)為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它能使泵在排出流量變化下，基本保持排油壓力為恒定，并且泵的輸出壓力在一定范圍內(nèi)任意調(diào)定。

3.4 控制過(guò)程

拉力試驗(yàn)時(shí)，系統(tǒng)按照產(chǎn)品要求調(diào)整比例溢流閥和恒壓變量柱塞泵設(shè)定額定壓力；定量葉片泵通過(guò)調(diào)整電磁溢流閥設(shè)定其工作壓力（一般設(shè)為不超過(guò)6MPa），其流量250l/min。開(kāi)泵后，控制葉片泵的電磁溢流閥得電建壓，通過(guò)兩端四個(gè)夾緊臂將待拉力試驗(yàn)的錨鏈兩端的鏈環(huán)夾持；再用兩個(gè)U型鎖塊將兩端四個(gè)夾緊臂鎖緊；然后通過(guò)控制主油缸將快速將錨鏈拉緊，以便下一步加載；控制恒壓變量柱塞泵的電液比例溢流閥得電建壓，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)6MPa時(shí)，定量葉片泵端的單向閥a關(guān)閉，電磁溢流閥失電卸荷，系統(tǒng)由恒壓變量柱塞泵供油加載。當(dāng)系統(tǒng)壓力加載到額定值時(shí)自動(dòng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，保壓達(dá)到工藝要求時(shí)間后，電液比例溢流閥失電卸荷，卸荷后測(cè)力系統(tǒng)示指為0時(shí)，控制葉片泵電磁溢流閥得電建壓，鎖塊和夾緊臂松開(kāi)，進(jìn)入下一循環(huán)。

拉力計(jì)量檢測(cè)時(shí)，按計(jì)量要求將標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器安裝后，調(diào)整比例溢流閥和恒壓變量柱塞泵設(shè)定壓力達(dá)到20MN拉力所需的系統(tǒng)壓力；控制比例溢流閥系統(tǒng)壓力依次到20%（4MN）、40%（8MN）、60%（12MN）、80%（16MN）及100%（20MN）后保壓，計(jì)量拉力機(jī)的的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器的示值；控制比例溢流閥系統(tǒng)壓力依次到80%（16MN）、60%（12MN）、40%（8MN）及20%（4MN）后保壓，計(jì)量拉力機(jī)的的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器的示值。檢測(cè)拉力機(jī)的的傳感器達(dá)到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束。

4 結(jié)語(yǔ)

此方案在實(shí)施后達(dá)到拉力試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)要求后，公司在2MN、5MN、12MN和40MN錨鏈拉力試驗(yàn)機(jī)推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]周潤(rùn)景.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2]周士昌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.endprint