一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法及其装置

摘要

本发明公开了一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法及其装置，属于绞车领域。该方法包括测量绞车实际工作时放出缆绳的长度Lc；根据长度Lc和绞车上的储绳量L，判断缆绳的测力点位于滚筒的第几层，确定缆绳的测力点与滚筒中心之间的距离Rg；根据力矩平衡方程计算缆绳张力F。该装置包括滚筒和支架，滚筒两端安装在支架上，滚筒两端底部分别压装有传感器，还包括主控单元，滚筒的转轴上设有用于实时检测滚筒行程的开度仪，开度仪和传感器分别与主控单元电连接。通过加设的开度仪和主控单元实现了缆绳测力点与滚筒中心之间的实际距离的实时检测，并通过主控单元的运算能准确得出缆绳的实时张力，测量结果更准确，结构简单。适用于绞车。

权利要求

1.一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法，其特征在于，包括：

测量绞车实际工作时放出缆绳的长度Lc；

根据所述长度Lc和所述绞车上的储绳量L，判断所述缆绳的测力点位于滚筒的第几层上，并确定所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg；

根据力矩平衡方程计算所述缆绳张力F；

判断所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第几层上，并确定所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg，包括：根据公式Ln=(B/d)2πdn计算所述滚筒的第n层可缠绕的缆绳总长Ln，其中，B表示滚筒宽度，d表示缆绳直径，dn表示第n层的缆绳中心与滚筒中心之间的距离；

所述dn=[D+(2n-1)d]/2，其中，D表示滚筒直径，d表示缆绳直径；

计算所述滚筒上缠绕的缆绳长度Lg=L-Lc；

当0≤Lg＜L1时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第一层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d1；当L1≤Lg＜L1+L2时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第二层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d2；当L1+L2≤Lg＜L1+L2+L3时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第三层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d3；当L1+L2+…+Ln-1≤Lg＜L1+L2+…+Ln-1+Ln时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第n层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=dn。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据力矩平衡方程计算所述缆绳张力F，包括：根据公式F=(F2-F1)Rf/Rg计算缆绳张力F，其中，F1表示所述滚筒两支架左端由于所述缆绳张力而引起的总压力，F2表示所述滚筒两支架右端由于所述缆绳张力而引起的总压力，Rf表示所述F1和F2到滚筒中心的距离。

3.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括：滚筒和支架，所述滚筒两端安装在支架上，所述滚筒两端底部分别压装有传感器，其特征在于，还包括主控单元，所述滚筒的转轴上设有用于实时检测滚筒行程的开度仪，该开度仪和所述传感器分别与所述主控单元电连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主控单元包括可编程逻辑控制器。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器为荷重传感器。

说明书

一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明涉及绞车领域，特别涉及一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法及其装置。

背景技术

[0002] 当前，在船舶工程及海洋工程中，绞车的工作载荷要求越来越高，从而导致绞车的自重和体积越来越大，安装布置逐步向开阔的上层甲板转移，这就要求绞车的出绳方向为垂直向下。

[0003] 目前，测量绞车缆绳张力的方法一般有以下两种：

[0004] 一种是直接接触式测量方法，该直接接触式测量方法是将测量元件直接附着在缆绳上，依靠缆绳对敏感元件的挤压来测量缆绳张力；另一种是间接接触式测量方法，该间接接触式测量方法是测量与滚筒有关的部件，然后将测得的相关数据转化为缆绳张力。

[0005] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

[0006] 第一种方法多用于钢丝材质的缆绳，但对其它柔软材质的缆绳并不适用，通用性较差；第二种方法在将测得的相关数据转化为缆绳张力时，会将缆绳的测力点到滚筒中心的距离取为定值，这样，当绞车收放缆绳距离较长时，由于使用过程中缆绳的测力点到滚筒中心的距离变化量较大，所以导致测量结果存在较大的误差，测量不准确。

发明内容

[0007] 为了能够准确的测量绞车缆绳张力，并且提高测量的通用性，本发明实施例提供了一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法及其装置。所述技术方案如下：

[0008] 一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法，包括：

[0009] 测量绞车实际工作时放出缆绳的长度Lc；

[0010] 根据所述长度Lc和所述绞车上的储绳量L，判断所述缆绳的测力点位于滚筒的第几层上，并确定所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg；

[0011] 根据力矩平衡方程计算所述缆绳张力F。

[0012] 具体地，所述判断所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第几层上，并确定所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg，包括：

[0013] 根据公式Ln=(B/d)2πdn计算所述滚筒的第n层可缠绕的缆绳总长Ln，其中，B表示滚筒宽度，d表示缆绳直径，dn表示第n层的缆绳中心与滚筒中心之间的距离；

[0014] 计算所述滚筒上缠绕的缆绳长度Lg=L-Lc；

[0015] 当0≤Lg＜L1时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第一层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d1；当L1≤Lg＜L1+L2时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第二层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d2；当L1+L2≤Lg＜L1+L2+L3时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第三层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d3；当L1+L2+…+Ln-1≤Lg＜L1+L2+…+Ln-1+Ln时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第n层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=dn。

[0016] 更具体地，所述dn=[D+(2n-1)d]/2，其中，D表示滚筒直径，d表示缆绳直径。

[0017] 进一步地，所述根据力矩平衡方程计算所述缆绳张力F，包括：

[0018] 根据公式F=(F2-F1)Rf/Rg计算缆绳张力F，其中，F1表示所述滚筒两支架左端由于所述缆绳张力而引起的总压力，F2表示所述滚筒两支架右端由于所述缆绳张力而引起的总压力，Rf表示所述F1和F2到滚筒中心的距离。

[0019] 一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量装置，包括：滚筒和支架，所述滚筒两端安装在支架上，所述滚筒两端底部分别压装有传感器，还包括主控单元，所述滚筒的转轴上设有用于实时检测滚筒行程的开度仪，该开度仪和所述传感器分别与所述主控单元电连接。

[0020] 具体地，所述主控单元包括可编程逻辑控制器。

[0021] 具体地，所述传感器为荷重传感器。

[0022] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过实时检测和计算缆绳的测力点与滚筒中心之间的实际距离，有效提高了缆绳张力测量的准确度；通过加设的开度仪和主控单元实现了缆绳测力点与滚筒中心之间的实际距离的实时检测，并通过主控单元的运算能准确得出缆绳的实时张力，测量结果更准确，结构简单，使用方便。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024] 图1是本发明实施例1中提供的一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法的流程图；

[0025] 图2是本发明实施例2中提供的一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量装置的结构示意图；

[0026] 图3是图1的侧视简化结构示意图。

[0027] 其中，支架1，滚筒2，主控单元3，传感器4，开度仪5，缆绳6。

具体实施方式

[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0029] 实施例1

[0030] 本发明实施例提供了一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量方法，参见图1，该方法包括：

[0031] 步骤101：计算出滚筒的第n层的缆绳中心与滚筒中心之间的距离：dn=[D+(2n-1)d]/2，其中，D表示滚筒直径，d表示缆绳直径。

[0032] 步骤102：根据公式Ln=(B/d)2πdn计算滚筒的第n层可缠绕的缆绳总长Ln，其中，B表示滚筒宽度。

[0033] 步骤103：实时测量绞车工作时放出缆绳的长度Lc。

[0034] 具体地，可以采用开度仪测量。

[0035] 步骤104：根据测得的长度Lc和绞车上的储绳量L，判断缆绳的测力点位于滚筒的第几层上，并确定缆绳的测力点与滚筒中心之间的距离Rg。

[0036] 具体地，该步骤包括：

[0037] 计算滚筒上缠绕的缆绳长度Lg=L-Lc；

[0038] 当0≤Lg＜L1时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第一层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d1；当L1≤Lg＜L1+L2时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第二层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d2；当L1+L2≤Lg＜L1+L2+L3时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第三层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=d3；当L1+L2+…+Ln-1≤Lg＜L1+L2+…+Ln-1+Ln时，所述缆绳的测力点位于所述滚筒的第n层，则所述缆绳的测力点与所述滚筒中心之间的距离Rg=dn。

[0039] 步骤105：根据力矩平衡方程计算所述缆绳张力F。

[0040] 具体地，该步骤包括：

[0041] 根据公式F=(F2-F1)Rf/Rg计算缆绳的实时张力F，其中，F1表示滚筒两支架左端由于缆绳张力而引起的总压力，F2表示滚筒两支架右端由于缆绳张力而引起的总压力，Rf表示F1和F2到滚筒中心的距离。

[0042] 需要说明的是，步骤101和步骤102可以与步骤103或步骤104同时进行，在此并不限制其先后顺序，其还可以根据实际情况预先计算后配置在主控单元中（见实施例2）。

[0043] 本发明实施例通过实时检测和计算缆绳的测力点与滚筒中心之间的实际距离，有效提高了缆绳张力测量的准确度。

[0044] 实施例2

[0045] 本发明实施例提供了一种垂直向下出绳式绞车的缆绳张力测量装置，参见图2～图3，该装置包括：支架1、滚筒2和主控单元3，滚筒2两端安装在支架1上，滚筒2两端底部分别压装有传感器4，滚筒2的转轴上设有用于实时检测滚筒2行程的开度仪5，该开度仪5和传感器4分别与主控单元3电连接。主控单元3包括可编程逻辑控制器，用于进行上述的所有运算和判断。传感器4为荷重传感器，用于分别检测滚筒2两支架两端由于缆绳6张力而引起的总压力（F1和F2）。

[0046] 具体使用时：首先，将滚筒2直径，滚筒2宽度，缆绳6直径等参数输入主控单元3；然后，根据实际需要实时测量，开度仪5将实时测量的绞车工作时放出缆绳6的长度Lc传输到主控单元3，同时，传感器4将实时测量的滚筒2两支架两端由于缆绳6张力而引起的总压力（F1和F2）传输到主控单元3；最后，主控单元3通过计算将缆绳6的实时张力显示出来。

[0047] 本发明实施例通过加设的开度仪5和主控单元3实现了缆绳6测力点与滚筒2中心之间的实际距离的实时检测，并通过主控单元3的运算能准确得出缆绳6的实时张力，测量结果更准确，结构简单，使用方便。

[0048] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。