臥式錨鏈拉力試驗機測力及液壓控制系統改造

張毅

摘 要：隨著造船海洋工業技術的進步，錨鏈產品呈超長及大規格高強度發展。臥式錨鏈拉力試驗機是錨鏈生產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和液壓控制系統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

錨鏈產品最長可達1500米，常采用臥式拉力試驗分段連續拉力檢測形式[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的位置，四個油缸驅動的夾緊臂擺動實現錨鏈的夾緊；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拉力試驗。

2 測力系統

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℃；允許連續使用最大溫度范圍-40至90℃；滯環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，測力裝置示數可迅速到0，以免系統殘余壓力的影響。

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

3.1 錨鏈拉力機主油缸液壓系統要求

系統最高工作壓力20MPa。加荷、卸荷平穩，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

主油缸控制系統原理圖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系統遠距離自動控制。其中電液比例溢流閥可實現系統壓力自動設置；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，快速實現欲檢測錨鏈夾緊、松開及鎖緊等動作，提高生產效率。拉力試驗時采用恒壓變量柱塞泵提高原動力，其實質為定值調節系統，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，系統按照產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，系統由恒壓變量柱塞泵供油加載。當系統壓力加載到額定值時自動進入保壓狀態，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。

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拉力所需的系統壓力；控制比例溢流閥系統壓力依次到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].電子工業出版社，2012.

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