臥式錨鏈拉力試驗機測力及液壓控制系統(tǒng)改造

張毅

摘 要：隨著造船海洋工業(yè)技術的進步，錨鏈產(chǎn)品呈超長及大規(guī)格高強度發(fā)展。臥式錨鏈拉力試驗機是錨鏈生產(chǎn)中常見主要檢測設備。近年來，公司20MN臥式錨鏈拉力試驗機原有設計方案不能滿足計量檢測要求，本人對設備中測力系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)存在影響計量檢測的問題進行重新設計，解決了拉力機計量及液壓控制系統(tǒng)拉力檢測和回程中保壓問題，項目實施后達到檢測要求。

關鍵詞：錨鏈；壓力傳感器；恒壓變量；比例溢流；比例換向

中圖分類號：TH137.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0046-02

1 臥式錨鏈拉力試驗機工作原理

錨鏈產(chǎn)品最長可達1500米，常采用臥式拉力試驗分段連續(xù)拉力檢測形式[1]。拉力機照片和主要部件結構圖1和圖2所示。

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

動作過程。在導鏈輪和送料小車作用下，待進行拉力試驗的錨鏈輸送到適當?shù)奈恢?，四個油缸驅動的夾緊臂擺動實現(xiàn)錨鏈的夾緊；另外四個油缸帶動兩個U型鎖塊沿水平方向運動，鎖緊夾緊臂的外側；主油缸驅動小車向左運動實現(xiàn)拉力試驗。

2 測力系統(tǒng)

2.1 測力裝置

測力裝置圖3所示。

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

2.1.1 主要部件

（1）壓力傳感器。利用壓磁效應制造而成，具有精度高、重復性好、溫漂小和抗過載能力強的特點。技術指標要求：額定負荷24MN；校準精度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%；重復性精度0.1%；壓縮量0.05mm；不影響性能最大過載量300%額定載荷；不破壞傳感器最大過載量500%額定載荷。（2）受力盤。材質40Cr熱處理至HB260-280，受壓表面HRC40至42。

2.1.2 結構特點

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

2.2 計量檢測

2.2.1 計量檢測要求

拉力機測力裝置的示值相對標準傳感器誤差在拉力4-20MN范圍內±1%；即以力傳感器滿量程20%（4MN）為起點，然后以40%（8MN）、60%（12MN）、80%（16MN）及100%（20MN）其精度滿足要求。

2.2.2 計量檢測裝置

計量檢測裝置圖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；標準傳感器定位孔穿在受力盤的圓柱形臺階上，其環(huán)形面受壓力。

2.2.3 結構特點

為確保標準傳感器承受壓力均勻，在主油缸底再加球頭座。盡可能使標準傳感器與測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)，拉力檢測及回程保壓時間可在0-60秒內調定，保壓時間內負荷變化量不大于最大負荷的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大器配套使用能簡單實現(xiàn)系統(tǒng)遠距離自動控制。其中電液比例溢流閥可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動設置；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，快速實現(xiàn)欲檢測錨鏈夾緊、松開及鎖緊等動作，提高生產(chǎn)效率。拉力試驗時采用恒壓變量柱塞泵提高原動力，其實質為定值調節(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任意調定。

3.4 控制過程

拉力試驗時，系統(tǒng)按照產(chǎn)品要求調整比例溢流閥和恒壓變量柱塞泵設定額定壓力；定量葉片泵通過調整電磁溢流閥設定其工作壓力（一般設為不超過6MPa），其流量250l/min。開泵后，控制葉片泵的電磁溢流閥得電建壓，通過兩端四個夾緊臂將待拉力試驗的錨鏈兩端的鏈環(huán)夾持；再用兩個U型鎖塊將兩端四個夾緊臂鎖緊；然后通過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，當系統(tǒng)壓力超過6MPa時，定量葉片泵端的單向閥a關閉，電磁溢流閥失電卸荷，系統(tǒng)由恒壓變量柱塞泵供油加載。當系統(tǒng)壓力加載到額定值時自動進入保壓狀態(tài)，保壓達到工藝要求時間后，電液比例溢流閥失電卸荷，卸荷后測力系統(tǒng)示指為0時，控制葉片泵電磁溢流閥得電建壓，鎖塊和夾緊臂松開，進入下一循環(huán)。

拉力計量檢測時，按計量要求將標準壓力傳感器安裝后，調整比例溢流閥和恒壓變量柱塞泵設定壓力達到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，計量拉力機的的傳感器和標準壓力傳感器的示值；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，計量拉力機的的傳感器和標準壓力傳感器的示值。檢測拉力機的的傳感器達到計量標準后結束。

4 結語

此方案在實施后達到拉力試驗機檢測要求后，公司在2MN、5MN、12MN和40MN錨鏈拉力試驗機推廣使用。

參考文獻

[1]周潤景.傳感器與檢測技術[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2]周士昌.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社，1992.endprint