港口起重机防风安全制动器的室内试验检测装置

摘要

一种港口起重机防风安全制动器的室内试验检测装置，由试验台架、液压系统、电气控制系统和数据采集处理系统等组成，能够模拟起重机自重和风载荷作用下的车轮轮压及台车架所受的水平力，检测港口起重机电力液压式防风铁楔制动器和液压式轮边制动器的性能。其操纵、控制和试验数据处理是由以可编程控制器(PLC)为核心的电控柜、工控机、操作台所组成的电气控制与数据采集处理系统实现，并设有三维监控画面。可显示(或打印)被检测电力液压式防风铁楔制动器和液压式轮边制动器产品的技术性能(防风铁楔制动器的防风抗滑能力、铁楔摩擦块材料摩擦系数，轮边制动器的防风抗滑能力、夹紧力、摩擦片材料摩擦系数等)试验数据和试验曲线。适用于港口起重机防风安全制动器的室内试验检测。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种港口起重机防风安全制动器的试验检测装置，特别是涉及一种港口起重机防风安全制动器(电力液压式防风铁楔制动器和液压式轮边制动器)的室内试验检测装置。

背景技术

港口起重机在强阵风或强风暴作用下会使整个起重机大车车轮沿着轨道方向移动，一但车轮产生滑移和滚动后，起重机将会发生脱轨和倾翻等严重机损事故。近几年来在港口起重机大车运行机构台车组上安装了新型的电力液压式防风铁楔制动器(简称防风铁楔制动器)和液压式轮边制动器(简称轮边制动器)等先进的防风安全制动器装置，对抵御七级风力以上的阵风和强风暴的袭击起到了很好的防风抗滑作用。由于港口起重机外形尺寸高大，目前防风铁楔制动器和轮边制动器产品的生产厂家和港口用户曾做过一些港口现场试验，即利用大型牵引车辆来拖曳整台起重机(防风铁楔制动器楔顶码头轨道面或轮边制动器夹紧车轮情况下)，直至起重机大车车轮产生滑移，然后通过拉力传感器检测和计算起重机自重轮压引起的车轮滑移力的大小，但无法进行在强阵风或强风暴作用情况下的起重机抗风防滑能力的现场检测试验。目前生产厂家缺乏对防风铁楔制动器和轮边制动器产品性能进行室内检验的专门试验装置。上海振华港机(集团)丰城制动器有限公司曾制造了检测轮边制动器产品性能的专用试验台架，其结构是采用垂直加载油缸加载模拟起重机车轮轮压，其缺陷是水平油缸(模拟风载荷水平推力)推动车轮下面的钢轨，而不是推动台车架(或车轮组)，无法反映起重机在风载荷作用下的真实工况，另外该试验台架也不具备同时兼做防风铁楔制动器产品检验试验的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种在室内能够模拟港口起重机自重和风载荷作用下的车轮轮压及台车架所受的水平力，并可以同时检测港口起重机防风安全制动器(防风铁楔制动器和轮边制动器)系列产品的防风抗滑能力等性能试验和型式试验性能的试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由试验台架、液压系统、电气控制和数据采集处理系统等组成，由设在控制室内的操纵台(上位机)集中操纵与控制，并进行检测数据的采集与数据处理。

试验台架是由立柱结构、垂直加载油缸、上箱体结构、直线导轨副、下箱体结构、水平推力油缸、台车架、两轮台车组、起重机钢轨及基础平台等组成。立柱结构为C型结构，由立柱地脚螺栓固定在基础平台。其上悬臂端部装有两个垂直加载油缸，垂直加载油缸下端连接上箱体结构，在上箱体结构与下箱体结构之间安装有摩擦系数很小的直线导轨副，下箱体结构下部的铰轴座连接台车架。在台车架的下部安装了两个车轮组，在并在其上方的左右两端部分别安装有防风铁楔制动器和轮边制动器。两个车轮支承在起重机钢轨的轨面上。两个水平推力油缸的缸筒铰轴支承在水平油缸支架上，两个水平推力油缸的活塞杆铰座分别连接于左侧车轮组的外伸车轮轴上。在两个垂直加载油缸中间设有导向管，起导向作用，防止两个垂直加载油缸和上箱体结构产生过大偏斜。在立柱结构下部侧面装有监测车轮滑移运动的位移传感器和行程开关。

由于各油缸的推力很大，在台车架的两侧面设有侧面水平滚轮，侧面支架用连接螺栓固定于基础平台上，并和立柱结构侧面一起防止车轮产生歪斜。直线导轨副的三组滑块用连接螺栓固定于上箱体结构的底平面，直线导轨副的两根平行布置的直线导轨用连接螺栓固定在下箱体结构的上平面。由于直线导轨副的滑块与直线导轨的四周嵌装有钢珠，直线导轨副的摩擦系数非常小。当车轮组产生滑移时，直线导轨副的直线导轨与滑块之间也随之产生相对运动，垂直加载油缸不会产生歪斜，即施加于台车架上的垂直载荷(车轮轮压)不会发生变化，保证测试结果数据的准确性。

液压系统的液压站由一台电机驱动油泵供油，在液压油箱上方设置电磁换向阀、压力传感器、压力变送器、溢流阀等液压控制元件，液压站和试验台架之间的液压管路采用硬管连接，然后采用软管连接到垂直加载油缸和水平推力油缸。防风铁楔制动器的提起动作由电动液压推动器(液压推杆)执行。轮边制动器的液压油缸是试验时靠弹簧上闸，液压松闸。

本发明的操纵和试验数据的处理是由以可编程控制器(PLC)为核心的电控柜、工控机、操作台所组成的电气控制与数据采集处理系统来完成，并设置有三维监控画面。电气控制和数据采集处理系统启动液压站的油泵电机，并分别控制三个液压电磁换向阀的启停动作，液压控制回路的压力传感器和位移传感器的信号经变送器送入可编程控制器(PLC)，并由工控机进行数据采集、处理，最终在显示器上显示试验数据图表和监控信息，并可打印。

试验时，防风铁楔制动器楔顶于轨面上(或轮边制动器夹紧车轮侧面)，垂直加载油缸活塞杆产生垂直推力(模拟起重机车轮轮压值)，并经垂直加载油缸控制回路的压力传感器和压力变送器将垂直加载油缸推力值信号送至电气控制与数据采集处理系统的可编程控制器(PLC)中。同时水平油缸活塞顶推产生水平推力(模拟风载荷推力和台车架所受的水平力)，并由水平油缸控制回路中的压力传感器信号经压力变送器送入可编程控制器(PLC)中。在水平油缸推动车轮轴，直至车轮产生滑移过程中，位移传感器采集信号。试验测得的垂直加载油缸和水平油缸推力等信号经操纵台(上位机)采集处理，显示或打印被检测防风铁楔制动器的防风抗滑能力与铁楔摩擦块材料及摩擦系数，轮边制动器的夹紧力、防风抗滑能力、摩擦片材料及摩擦系数等技术性能的试验数据和试验曲线，从而检验防风铁楔制动器和轮边制动器产品的质量和可靠性。

本发明用于模拟港口起重机在受到强阵风或强风暴侵袭时，防风安全制动器抗风防滑能力等性能的检测，其主要功能有：

1、模拟起重机自重和风载荷作用下的车轮轮压和台车架所受的水平力；

2、防风铁楔制动器的性能(防风抗滑能力、铁楔摩擦块材料及其摩擦系数等)试验、型式试验(含零部件疲劳强度、耐久性和可靠性试验)和出厂检验；

3、轮边制动器的性能(夹紧力、防风抗滑能力、摩擦片材料及其摩擦系数等参数)试验、型式试验(零部疲劳强度件、耐久性和可靠性试验)和出厂检验。

本发明的技术性能指标：

1、车轮直径φ600～φ900(mm)；

2、车轮轮压200～630kN；

3、防风铁楔抗风防滑能力(水平力)180～300kN；

4、轮边制动器夹紧力45～114kN；

5、液压系统工作压力0～21Mpa，油泵排量25ml/r，电机功率15kw。

本发明可以在室内模拟港口起重机自重和风载荷作用下的车轮轮压和台车架所受的水平力，并检测港口起重机防风安全制动器(防风铁楔制动器和轮边制动器)产品的技术性能，操作简便，数据可靠，节省人力和物力。

附图说明

图1是本发明的试验台架构造示意图。

图2是本发明的试验台架构造侧视示意图。

图3是图1中I-I剖视图。

图中：1.立柱结构，2.垂直加载油缸，3.上箱体结构，4.铰轴座，5.台车架，6.车轮组，7.防风铁楔制动器，8.起重机钢轨，9.基础平台，10.水平油缸支架，11.水平推力油缸，12.轮边制动器，13.下箱体结构，14.直线导轨副，15.导向管，21.侧面水平滚轮，22.侧面支架，23.立柱地脚螺栓，31.滑块，32.直线导轨，33.连接螺栓。

具体实施方式

由试验台架、液压系统、电气控制和数据采集处理系统等组成。

试验台架是由立柱结构1、垂直加载油缸2、上箱体结构3、直线导轨副14、下箱体结构13、水平推力油缸11、台车架5、车轮组6、起重机钢轨8及基础平台9等组成。立柱结构1为C型结构，用立柱地脚螺栓23固定于基础平台9。立柱结构1上悬臂端部装有两个垂直加载油缸2，垂直加载油缸2下端连接上箱体结构3，在上箱体结构3与下箱体结构13之间安装有直线导轨副14，下箱体结构13下部的铰轴座4连接台车架5。在台车架5的下部安装了两个车轮组6，在并在其上方的左右两端部分别安装有防风铁楔制动器7和轮边制动器12。两个车轮支承在起重机钢轨8的轨面上。两个水平推力油缸11的缸筒铰轴支承在水平油缸支架10上，两个水平推力油缸的活塞杆铰座分别连接于左侧车轮组6的外伸车轮轴上。在两个垂直加载油缸2中间设有导向管15。在液压控制回路中分别设有测量油缸推力的压力传感器和压力变送器。在立柱结构1下部侧面装有监测车轮滑移运动的位移传感器和行程开关，各传感器拾取的测试信号送入可编程控制器(PLC)，并由操纵台(上位机)进行数据采集、处理，显示试验数据图表和监控信息。

在台车架的两侧面设有装有侧面水平滚轮21，侧面支架用连接螺栓固定于基础平台上。

直线导轨副的三组滑块31用连接螺栓33固定于上箱体结构3的底平面，直线导轨副14的两根平行布置的直线导轨32用连接螺栓33固定在下箱体结构13的上平面。直线导轨副的滑块31与直线导轨32的四周嵌装有钢珠。

液压系统的液压站由一台电机驱动油泵供油，在液压油箱上方设置电磁换向阀、压力传感器、溢流阀等液压控制元件，液压站和试验台架之间的液压管路采用硬管连接，然后采用软管连接到垂直加载油缸和水平推力油缸。

本发明的操纵和试验数据的处理是由以可编程控制器(PLC)为核心的电控柜、工控机、操作台所组成的电气控制与数据采集处理系统来完成，并设置有三维监控画面。