手拉葫蘆動態性能檢測裝置設計與應用

李周選，李文仙，高義波，金燮飛，韋一力

（浙江華電器材檢測研究所，浙江 杭州310015）

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手拉葫蘆動態性能檢測裝置設計與應用

李周選，李文仙，高義波，金燮飛，韋一力

（浙江華電器材檢測研究所，浙江 杭州310015）

摘要：手拉葫蘆是電力施工器具中重要的起重工具，承載能力是產品質量的重要指標，目前對于手拉葫蘆的動態性能檢測，還沒有針對性的檢測設備，主要采用配重方式來模擬動態操作。為解決這一問題，設計出了一種全自動、高性能、結構合理、安全性高的動態性能檢測裝置。檢測裝置主要由機架、恒壓系統、手拉鏈條自動驅動系統、數據采集系統組成，實現了自動加壓并保持恒定壓力，無需采用砝碼加載，實現了手拉鏈條由驅動系統代替人工拖拉鏈條，降低了試驗人員勞動強度，降低人員拖拉手拉鏈條斷裂時的機械傷害風險。

關鍵詞：手拉葫蘆；電力施工器具；動態性能；裝置；應用

電力行業手拉葫蘆廣泛應用于設備安裝、物品起吊、起拆卸等作業上，尤其在狹小的工作場所、野外、高空作業和各種不同角度的牽拉環境更有獨特的優越性［1，5］。目前對于葫蘆都采取一點或多點測試法進行測試。在整個測試過程中，葫蘆的起升行程總是局限于固定長度，如果想要改變測試行程，那就需要卸載力值，然后重新調節鏈條長度，重新加載測試，這樣的測試方法僅局限于葫蘆的靜負荷測試［2-4］。手拉葫蘆JB/T7334-2007連續動作性能試驗中規定，起重鏈條數為1行，等級為Z級的手拉葫蘆連續動作次數需要達到1000次，目前手拉葫蘆連續動作性測都是配備大噸位的測試砝碼加荷，在測試過程中需要大量的人力來調配測試砝碼，檢測勞動強度大、操作可靠性低，危險性高。手拉葫蘆動態性能檢測裝置可代替砝碼加載，實現了加穩定持續性，釋放了試驗人員勞動強度，增加試驗安全性，實現了自動化檢測。

1　手拉葫蘆動態性能檢測裝置設計構架

手拉葫蘆動態性能檢測裝置主要由機架、定位調節裝置、液壓恒壓系統、拉力測試系統、位移測試系統、鏈條驅動系統、移動調節裝置、計算機數據處理系統幾個部分組成，如圖1所示。手拉葫蘆特性檢測裝置，采用伺服控制，高精度、高穩定性和力值自動補償負荷測量，系統采用計算機進行數據處理，具有力、位移自動跟蹤測量，最大負荷峰值保持和加荷速率顯示等功能，具有多種控制模式，可進行手動自動獨立控制、曲線方式可選擇，可實現多階段靜、動循環測試，能迅速準確地實現負荷增加的數字標定，測試時具有滿載保護及位移保護，測試數據能任意存取并可實現數據和曲線的再分析。

圖1　手拉葫蘆動態性能檢測裝置整體圖

1.1機架設計

目前從市場調研的手拉葫蘆噸位在0.5 t～40 t之間，最大起升高度在2.5 m～12 m之間，設計一種結構性能穩定，行程跨度大的機架尤為重要，手拉葫蘆特性檢測裝置機架從多方因素考慮，設計出橫向、大跨距、可調節測試機架，便于不同型號的手拉葫蘆安裝檢測。機架整體尺寸為8 m×2 m×1.5 m，機架采用150 mm×150 mm×20 mm L型鋼焊接成4根150 mm×150 mm方形鋼軌。機架設計整體最大載荷100 t.機架中設計2根150 mm×150 mm的方形定位橫梁，可輔助主機架承載載荷，定位橫梁每隔300 mm設置40 mm定位調節孔，其作用是在定位橫梁上配置移動定位托架，移動定位托架可在定位橫梁上自由移動，并可隔300 mm的間距與定位橫梁固定，實現了測試空間可調節功能，以滿足不同噸位不同長度的手拉葫蘆動態檢測。為保證油缸大行程測試，在機架中設計了前移動托架，前移動托架可隨油缸活塞的前后收縮在定位衡量上自由移動，以保證不因油缸行程過大而產生活塞桿變形。

1.2鏈條驅動系統的設計

手拉葫蘆動態性能檢測時，需要驅動手拉鏈條來帶動起升鏈條做動態運動，檢測過程本生就是檢測手拉葫蘆的動態安全性能，依靠人力來驅動手拉鏈條進行測試，如果測試中起升鏈條突然斷裂，將造成不可設想的事故發生。為增加測試安全可靠性，降低勞動強度、避免事故發生，在檢測裝置中設計了一種鏈條自動驅動裝置，驅動裝置裝配在移動定位架上，與后連接頭同一水平面，該裝置是由驅動器、鏈條導向輪、壓緊裝置三部分組成。

（1）驅動器

驅動器由220 V變頻器和電機組成，其特點是：輕便、低功率、噪音小、變速調節，可實現對手拉鏈條的整體速率調節。驅動器具有正反調節功能，可實現測試過程中手拉葫蘆的起升和下降功能。

（2）鏈條導向輪

鏈條導向輪與驅動器鏈接，導向輪采用230×55 mm高強耐磨橡膠制作，輪體內部為弧形設計，可嵌入手拉鏈條，轉動過程中帶動手拉鏈條。

（3）壓緊裝置

壓緊裝置采用50 mm×60 mm弧形高強耐磨橡膠制作，其作用是與鏈條導向輪想配合壓緊手拉鏈條，壓緊裝置上部有壓緊彈簧，調節彈簧可使壓緊裝置與鏈條導向輪緊密貼合，從而夾持手拉鏈條一起轉動。轉動過程遇到手拉鏈條卡組時，鏈條會克服上下橡膠的摩擦，實現空轉，已保護鏈條不會機械拉傷。

2　測試系統工作原理及硬件構成

2.1系統構成如圖

系統構成如圖2所示。

圖2　系統原理圖

負荷傳感器、測力采集單元：采集和反饋加載力值，通過中央處理單元分析實現伺服閥大小給出加載所需流量。

計算機系統：通過軟件自動控制，協同中央控制單元對輸出流量、位移、時間進行自動判別和顯示。

限位保護裝置：在一定范圍內，同過中央處理單元與計算機系統，限制油缸行程，實現位移可控；

液壓恒壓系統：通過中央控制單元與計算機系統采集反饋，實現負荷恒定輸出，確保再加力穩定，當油缸發生位移時自動微調伺服閥定力值；

位移采集單元：采集油缸位移，通過中央控制單元和計算機系統控制，自動判別位移行程；

過載保護：系統保護過載，實現設備過載保護。

（1）拉力測量單元

選用高精度輪輻拉力傳感器，配以超低噪音、高精度、低漂移、高分辨率的測量卡，確保在整個測量范圍內的示值準確度，測量最大載荷1000 t.

（2）位移測量單元

采用拉桿式直線位移傳感器，位移傳感器連接于測試臺架，可準確測量手拉葫蘆的動態位移長度，測量最大位移距離1200 mm.

（3）穩壓輸出單元

采用溢流穩壓油源，可實現油壓自動補給，恒定補給壓力，實現手拉葫蘆動態測試中所需要的穩定力值，可在保載狀態下隨著鏈條的伸縮恒壓移動，恒壓伸縮距離800 mm.

（4）限位保護單元

采用滾動輪軸限位器，實現越位保護。

（5）過載保護裝置

當測試力值超出最大輸出力值時，實現系統自動切斷，保護裝置不受過載沖擊。

3　基于手拉葫蘆動態性能檢測裝置的檢測應用

對設計的手拉葫蘆動態性能檢測裝置進行檢測應用，檢測方法依據JB/T7334-2007中的相關要求進行。

3.1應用參數

應用中的動載性能按表1給出的試驗載荷加載，并按表2給出的試驗起升高度起升和下降一次。

表1　手拉葫蘆動載性能試驗載荷

表2　手拉葫蘆動載性能試驗起升高度

連續動作性能按照表1給出的試驗載荷測試，試驗高度為300 mm，連續起升下降至表3給出的連續動作次數。

表3　手拉葫蘆連續動作性能試驗載荷

3.2動態性能檢測步驟

（1）調整下鏈條，使下吊鉤處于起升高度的10% ～80%處。

（2）將手拉葫蘆連接在試驗機的前連接頭（8）和后連接頭（9）之間，調節移動定位托架（15），使手拉葫蘆起吊鏈條具有一定的張力，將移動定位托架與定位橫梁（10）固定。

（3）將手拉鏈條夾入鏈條驅動器（14）導向輪內，壓緊手拉鏈條。

（4）打開計算機控制系統（1）設定檢測參數。設定試驗載荷、試驗起升高度、循環次數，依照表1、表2、表3要求設定。

（5）啟動測試，此時恒壓油缸（4）開始加載工作，當拉力達到設定載荷后鏈條驅動器開始轉動，位移傳感器（6）開始零位工作。此時驅動器帶動手拉鏈條轉動，起重鏈條帶動穩壓油缸做伸縮恒壓移動。鏈條伸縮距離到達設定值后，鏈條驅動器將更具指令開始反正，做伸縮恒壓循環。

（6）循環結束后，釋放油缸對手拉葫蘆卸荷，打開軟件觀察測試力值和拉升曲線。

（7）從連接頭上拆除手拉葫蘆，檢查記錄鏈條及各部件變化，結束試驗。

通過試驗測試，手拉葫蘆動態性能裝置各功能運行穩定，手拉鏈條裝置能有效驅動手拉葫蘆運行，并能實時采集手拉力值，所采集手拉力能實時反饋至數據采集系統，穩壓油源在位移行走的過程中能保持恒定力值，位移行走準確與手拉葫蘆收縮一致，整個試驗達到了預期效果。

4　結束語

采用傳統配重砝碼檢測手拉葫蘆動態性能、勞動強度大、操作可靠性低，危險性高，難以適應當今科學、智能、安全的檢測理念。一種自動拖動手拉鏈條裝置和手拉葫蘆動態性能檢測裝置的設計，可有效解決以往檢測中的諸多弊端問題，滿足當前檢測技術理念的發展。

參考文獻：

［1］陳玉蘭.手拉葫蘆提升倒裝法制安內浮頂鋼制油罐［J］.山西建筑，2005，（20）：23-25.

［2］王海勇.手拉葫蘆齒輪參數的合理設計［J］.起重運輸機械，2003，（11）：14-16.

［3］鄭時聲，顧原，袁方定.手拉葫蘆性能參數測量裝置的研制［J］.起重運輸機械，1997，（9）：34-36.

［4］齊明勝，劉玉洲，孫玉寧.礦用手拉葫蘆卡鏈裝置的研制［J］.中州煤炭，2005，（5）：24-26.

［5］王鳳喜.手拉葫蘆發展概況［J］.建筑機械，1994，（3）：23-25.

Chain Dynamic Performance Detection Device Design and Application

LI Zhou-xuan，LI Wen-xian，GAO Yi-bo JIN Xie-fei，WEI Yi-li
（Zhejiang Huadian Equipment Testing Institute，Hangzhou 310015，China）

Abstract：The chain is important in electric power construction equipment lifting tools，carrying capacity is one of the important indicators，the product quality for chain dynamic performance testing，not targeted testing equipment，the main way of balancing is adopted to simulate the dynamic operation.To solve this problem，designed a fully automatic，high performance，reasonable structure，high safety of dynamic performance detection device.Detection device is mainly composed of frame，constant pressure system，automatic hand chain drive system，data acquisition system，realizes the automatic pressure and constant pressure，without using the weight loading.Implement hand chain by replacing human drag chain drive system，reduce test staff labor intensity，reduce staff hand drag a mechanical injury risk when the chain is broken.

Key words：chain；electric power construction equipment；dynamic performance.device；application

中圖分類號：TH122

文獻標識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）03-0134-03

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：李周選（1983-），男，陜西寶雞人，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。