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张力绞车往往作为重型设备运载的主要执行机构,
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更新时间:2017-07-11 【
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张力绞车往往作为重型设备运载的主要执行机构,
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其核心工作部件是一个大型卷筒,通过钢丝绳或特制链条连接负载,通过控制卷筒的正反转对负载进行回收、释放。张力绞车起步较早,随着绞车控制技术的不断发展,目前张力绞车应用非常广泛,多用于各大矿山工程机械、海洋石油器械、建筑运输等领域。国内比较典型的绞车应用有矿山工程中设备提升、运载的多功能绞车系统、对海上负载回收释放的张力绞车系统、铺管船用的移船绞车系统。绞车系统在矿山工程方面发挥着重要的作用,主要包括用于人员调度的提升绞车、用于地下牵引的慢速绞车、用于物资搬运的祀矿绞车。提升绞车具有较高的安全性、较大的提升功率,主要用于矿山工程中采煤机、掘进机等作业设备、工作人员的转移调度。矿山工程中的慢速绞车主要用于煤矿井下的慢速牵引,并承担部分辅助搬运工作。化矿绞车主要用于矿山中的物资搬运、作业填充,化用于煤矿井下工作的把运货物。适用于水平或倾角不大的斜坡祀运,并不作为提升设备使用。由于调度绞车对系统刚性、制动性能、运动平稳性有较高的要求,因此在调度绞车中多采用机械齿轮进行传动。而慢速缓车和祀绞车常王作于瓦斯浓度较高的低下,因此对于安全性有极高的要求,因此在这两种绞车系统中多采用一级蜗轮蜗杆传动、或两级圆柱齿轮传动方式,且系统的电兮控制设备必须为防爆型。移船绞车则主要用于铺管船的海上作业。一般情况下,8台移船紋车互相配合工作,能够较为精确地控制铺管船的运动速度和当前姿态。具体工作过程为:为首的4台张力绞车进行收缆时,控制铺管船前移,尾部的4台张力绞车进行排缆。移船张力绞车的使用能够克服海洋风浪对铺管船运动的影响,使之精确定位W。移船绞车同样采用液压系统进行控制,由于闭式液压驱动系统结构紧凑,因此移船绞车的控制系统多采用此结构。在海洋钻井平台上安装多个恒张力控制绞车,通过对船体的升沉状态进行朴偿控制W实现对钻井平台的定位、生产。当船体在海洋环境作用下发生波动时,控制方法为:调节船体某一侧绞车上的缆绳,使其张力值恒定,对船体另一侧绞车的缆绳张力进行监测并调节,若高于额定张力,则进行放缆动作,反之,则进行收雞动作。钻井平台绞车系统通过对缆绳的收放控制实现恒张力控制,使船体在复杂的海弹状态下能够保持平衡,提高了海洋钻井平台的安全性。海洋领域的起吊张力绞车系统主要用于对海洋器械的回收和释放,国内目前使用的蓝疆船张力绞车采用静液压控制方式,通过双冢双马达或单录双马达两种方式实现。其中动力源采用比例变量柱塞聚,执行元件采用定量柱塞马达。系统采用手动、自动互冗余恒张力控制。其中在恒张力控制模式下,可以根据当前的海弹状况、负载情况进行手动调节张力控制参数。这种控制方式最为传统典型,由于液压系统特性,尤其适用于大负载张力系统。
张力紋车系统中已广泛应用的动力形式有电动机驱动、机械式驱动、电磁式驱动、液压式驱动四种,由此构成四种张力控制系统。
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(一)电动机驱动控制隨着电动机控制理论的成熟及相应制造业的快速发展,电动机控制技术不断成熟,成为张力系统控制元件中最为广泛的应用之一。电动机张力控制分为直流、交流电机张力控制系统两种方式恒速直流电动机是指在额定状态下按恒定速度运行,可实现对绞车双向控制的同时,进行变速调节,且调速范围广,过程平滑。恒速直流动机的转矩较大,过载能为强,可载重后动,工作时受电禮干扰影响小。在最初的张力控制系统中,多采用恒速直流电动机这种控制方式,但是直流电动机结构复杂,工作时,电刷和换向器之间存在滑动摩擦,容易产生机械磨损和火花,导致系统具有多发故障、可靠性低、寿命短、维护频繁等缺点。恒速直流电动机在低速启动和无级变速方面较为困难,在此情巧下,张力系统中出现两种调速方式:可控珪整流技术、电机变频调速技术。两种调速方式在一定程度上对上述问题有所改善,但在实际工作过捏中可控珪整流会使电机过量发热,需要在系统外部配置冷却装置,否则系统无法长时间工作。变频交流电动机是指可W配调速器使用的电机,通过调速器进行简单的手动调速。电机的变频调速技术中对变频器的投资成本较高,是应用中的主要障碍。且由于变频器内部整流二极管、逆变晶体管等功李较大,在工作过程中会产生电流高次谐波,干扰电力系统、相邻电气等设备。
(二)机械式驱动控制机械式张力绞车驱动主要采用液力精合器连接动为元件与张力绞车,液力精合器又称液力联轴器,是一种用来将动为源(通常是发动机或电机)与工作机连接起来,靠液体动量矩的变化传递为矩的液为传动装置tw。由于采用液体传递扭矩,故在王作过程中具有改善动为机启动能为,在堵转工况下能够产生最大扭矩。能够避免冲击和振动,平稳地后动大恨量负载,化可W空载启动,在外载荷趙载时还能够保护电机和工作机不受损坏。且液压精合器可进行无级调速,对复杂恶劣的环境有较强的适应能力。但液压精合控制方式无变转巧控制功能,始终存在转差率,有转差功率损失,与离/打机械匹配调速范围工作,与恒力炬机械匹配调速范围为调速范围相对较窄。
(三)电滋式驱动控制张力系统控制方式的主要方案之一是电權式驱动方案,采用兹粉离合器作为连接驱动器。磁粉离合器又被称为电滋粉离合器、滋粉式离合器,是采用电磁原理,通过对碰粉施加激磁电流进行转矩的传递,其中系统产生的传递转矩与激磁电流的大小在很大范困内基本成线性关系。且传递的转矩不受其他因素影响,因此可作为线性调节元件使用,通过调节激磁电流的大小可较为准确地调节系统的传递转炬。困此可通过控制激磁电流的恒定而实现恒转矩的控制。当溢粉离合器配合其他控制元件使用时,可实现无级调速,其调速范围较宽,转速稳定,具有较好的调速性能。滋粉离合器结构简单,没有噪音,没有污染,没有冲击振动,在很大程度上能够节约能源。但其散热不好,且在滑差情况下效率较低、寿命较短,因此不适用于大负载的张力控制系统中,主要应用于中、小张力控制领域.
(四)液压气动式驱动控制液压气动张力控制系统,其原理相似,液压控制系统中动为元件为形式多样的液压马达,气动控制系统中的动为元件为气动马达。对于张力绞车系统中的维绳速度控制,液压气动控制系统有豕控马这调速、阀控马达调速方式两种。这两种方式中,一种采用变量系提供能源,可通过改变马达的进气口、进油口来改变张力绞车的旋转方向;改变马达的气动流量、液动流量即可调节系统的输出扭矩另一种方式采用定量栗作为能源动力机构,3常配合阀控马达控制方式,可在液压气动回路中串联流量控制阀,通过控制流量阀阀《的运动控制回路中整体的流量,从而间接地进行绞车速度调节。在液压气动控制方式下,绞车祖矩传递方式简便,传递效率高。在同等条件下,液压气动装置比电气装置能够给负载提供更多动力;且马这有较长巧使用寿命,具有大愤性,可实现低速大载启动。
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