一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法，主要适用于简化配平流程、降低配平成本以及提高配平结果准确度。


背景技术：

2.升船机是利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物。全平衡升船机是平衡重总重与承船厢总重相等的升船机，在平衡重与承船厢配平的前提下，此种型式的升船机运行时的提升力只需克服误载水深、钢丝绳僵性阻力、惯性力、摩阻力等，极大程度地降低了驱动装置的规模。
3.现有技术中，在对平衡重与承船厢进行配平时，因承船厢制造后的重量具有不确定性，一般都是借助称重的方式，其方法是：在制造过程中对平衡重系统的钢结构及平衡重块重量分别进行称重记录，或在平衡重系统安装完成后分单元进行称重记录；在升船机船厢拼装前，在承船厢下方安装支墩与船厢间设置称重传感器，在船厢充水后通过称重传感器得出承船厢充水后的重量，通过比较两者之间的重量采用调整平衡重块进行配平。然而，通过上述方法，由于是通过对承船厢及平衡重进行称重配平，需称重的升船机设备多，流程长；承船厢重量(含设计水深)通常会达到数千吨甚至上万吨，对称重传感器配置的规模有相当要求，资源要求成本高，同时承船厢及平衡重在大吨位称重计量时的误差较大，导致配平不能很好地满足实际工况的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中存在的流程复杂、成本高、准确度低的缺陷与问题，提供一种流程简单、成本低、准确度高的升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法。
5.为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法，包括以下步骤：
6.s1、确定承船厢驱动系统的驱动电机运行力矩与驱动载荷之间的比例系数；
7.s2、确定升船机运行时承船厢的额定水深；
8.s3、承船厢在额定水深下向上运行，并记录驱动电机运行力矩；
9.s4、承船厢在额定水深下向下运行，并记录驱动电机运行力矩；
10.s5、根据记录的承船厢上下运行的驱动电机运行力矩，计算得到额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值；
11.s6、按差值调整平衡重系统重量，实现承船厢与平衡重系统的配平。
12.步骤s1中，所述比例系数包括驱动执行元件半径、传动效率、驱动电机数量、驱动系统传动比，比例系数根据以下公式得出：
[0013][0014]
式(1)中，f为驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷，m为驱动电机运行
力矩，r为驱动执行元件半径，η为传动效率，n为驱动电机数量，i为驱动系统传动比。
[0015]
步骤s1中，所述驱动执行元件半径r为齿轮半径，所述驱动电机数量n为8台，所述驱动系统传动比i为减速器传动比。
[0016]
步骤s3中，承船厢在额定水深下向上运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和σm
上
。
[0017]
步骤s4中，承船厢在额定水深下向下运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和∑m
下
。
[0018]
步骤s5中，承船厢上行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0019]f上
＝fe f
fx
f
ax
ꢀꢀꢀ
(2)
[0020]
承船厢下行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0021]f下
＝f
e-f
fx-f
ax
ꢀꢀꢀ
(3)
[0022]
式(2)、式(3)中，fe为额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值g
承船箱-g
平衡重
，f
fs
为承船厢上行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
fx
为承船厢下行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
as
为承船厢上行加速度所需驱动力，f
ax
为承船厢下行加速度所需驱动力；
[0023]
取承船厢上行和承船厢下行的速度、加速度值相同，则承船厢上行和承船厢下行的摩擦力、钢丝绳僵阻力、加速度所需驱动力相同，仅方向相反，根据式(1)、式(2)、式(3)可得：
[0024][0025]
所述承船厢以速度v匀速向上运行，即上行加速度为零，f
as
取值为零；
[0026]
所述承船厢以速度v匀速向下运行，即下行加速度为零，f
ax
取值为零。
[0027]
步骤s5中，驱动电机运行力矩在驱动电机出力时取正值，在驱动电机发电状态时取负值。
[0028]
步骤s6中，若差值fe为正时，则增加调整平衡重块重量；若差值fe为负时，则减少调整平衡重块重量。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0030]
本发明一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法中，通过承船厢上下运行时，直接读取升船机的电控系统中已有的驱动电机运行力矩，通过计算得出承船厢重量与平衡重系统重量间的差值，从而简化了称重配平的流程，节约了成本，并使得配平结果更准确，同时承船厢与平衡重的配平在运行阶段随时可以进行及验证，增加了工程的便利。因此，本发明不仅简化了配平流程、降低了配平成本，而且提高了配平结果准确度。
附图说明
[0031]
图1是本发明中一种升船机驱动系统传动结构型式示意图。
[0032]
图2是本发明一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法的流程图。
[0033]
图中：驱动电机1、联轴器2、减速器3、万向联轴器4、齿轮齿条副5。
具体实施方式
[0034]
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0035]
参见图1、图2，一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法，包括以下步骤：
[0036]
s1、确定承船厢驱动系统的驱动电机运行力矩与驱动载荷之间的比例系数；
[0037]
s2、确定升船机运行时承船厢的额定水深；
[0038]
s3、承船厢在额定水深下向上运行，并记录驱动电机运行力矩；
[0039]
s4、承船厢在额定水深下向下运行，并记录驱动电机运行力矩；
[0040]
s5、根据记录的承船厢上下运行的驱动电机运行力矩，计算得到额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值；
[0041]
s6、按差值调整平衡重系统重量，实现承船厢与平衡重系统的配平。
[0042]
步骤s1中，所述比例系数包括驱动执行元件半径、传动效率、驱动电机数量、驱动系统传动比，比例系数根据以下公式得出：
[0043][0044]
式(1)中，f为驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷，m为驱动电机运行力矩，r为驱动执行元件半径，η为传动效率，n为驱动电机数量，i为驱动系统传动比。
[0045]
步骤s1中，所述驱动执行元件半径r为齿轮半径，所述驱动电机数量n为8台，所述驱动系统传动比i为减速器传动比。
[0046]
步骤s3中，承船厢在额定水深下向上运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和∑m
上
。
[0047]
步骤s4中，承船厢在额定水深下向下运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和∑m
下
。
[0048]
步骤s5中，承船厢上行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0049]f上
＝fe f
fs
f
as
ꢀꢀꢀ
(2)
[0050]
承船厢下行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0051]f下
＝f
e-f
fx-f
ax
ꢀꢀꢀ
(3)
[0052]
式(2)、式(3)中，fe为额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值g
承船厢-g
平衡重
，f
fs
为承船厢上行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
fx
为承船厢下行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
as
为承船厢上行加速度所需驱动力，f
ax
为承船厢下行加速度所需驱动力；
[0053]
取承船厢上行和承船厢下行的速度、加速度值相同，则承船厢上行和承船厢下行的摩擦力、钢丝绳僵阻力、加速度所需驱动力相同，仅方向相反，根据式(1)、式(2)、式(3)可得：
[0054][0055]
所述承船厢以速度v匀速向上运行，即上行加速度为零，f
as
取值为零；
[0056]
所述承船厢以速度v匀速向下运行，即下行加速度为零，f
ax
取值为零。
[0057]
步骤s5中，驱动电机运行力矩在驱动电机出力时取正值，在驱动电机发电状态时取负值。
[0058]
步骤s6中，若差值fe为正时，则增加调整平衡重块重量；若差值fe为负时，则减少调整平衡重块重量。
[0059]
本发明的原理说明如下：
[0060]
记录驱动电机在承船厢匀速运动阶段时的力矩，即加速度为零时的力矩，则承船厢运行加速度所需驱动力取值为零，更便于记录和计算。
[0061]
升船机平衡重系统中通常配置有一定数量的调整平衡重块，在承船厢实际重量相对于设计理论重量有偏差时，可通过增加或减少调整平衡重块的方式来配平平衡重系统重量。
[0062]
实施例：
[0063]
本实施例涉及升船机的型式为齿轮齿条爬升式，其驱动系统共包含有4套驱动机构，单套驱动机构的传动结构型式如图1所示；驱动机构由两台交流电动机驱动，驱动电机1的动力经浮动轴、联轴器2、减速器3、万向联轴器4传递给齿轮齿条副5。
[0064]
参见图2，一种升船机承船厢与平衡重系统重量配平的方法，包括以下步骤：
[0065]
s1、确定承船厢驱动系统的驱动电机运行力矩与驱动载荷之间的比例系数；
[0066]
所述比例系数包括驱动执行元件半径、传动效率、驱动电机数量、驱动系统传动比，比例系数根据以下公式得出：
[0067][0068]
式(1)中，f为驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷，m为驱动电机运行力矩，r为驱动执行元件半径，η为传动效率，n为驱动电机数量，i为驱动系统传动比。
[0069]
所述驱动执行元件半径r为齿轮半径，所述驱动电机数量n为8台，所述驱动系统传动比i为减速器传动比。
[0070]
s2、确定升船机运行时承船厢的额定水深；
[0071]
s3、承船厢在额定水深下向上运行，并记录驱动电机运行力矩；
[0072]
承船厢在额定水深下向上运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和∑m
上
；
[0073]
s4、承船厢在额定水深下向下运行，并记录驱动电机运行力矩；
[0074]
承船厢在额定水深下向下运行，通过电控系统测量并读出多台驱动电机运行力矩，得出所有驱动电机运行力矩之和∑m
下
；
[0075]
s5、根据记录的承船厢上下运行的驱动电机运行力矩，计算得到额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值；
[0076]
承船厢上行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0077]f上
＝fe f
fs
f
as
ꢀꢀꢀ
(2)
[0078]
承船厢下行时，驱动电机运行力矩作用于驱动元件上的驱动载荷为：
[0079]f下
＝f
e-f
fx-f
ax
ꢀꢀꢀ
(3)
[0080]
式(2)、式(3)中，fe为额定水深时承船厢重量与平衡重系统重量间的差值g
承船厢-g
平衡重
，f
fs
为承船厢上行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
fx
为承船厢下行时摩擦力和钢丝绳僵阻力，f
as
为承船厢上行加速度所需驱动力，f
ax
为承船厢下行加速度所需驱动力；
[0081]
取承船厢上行和承船厢下行的速度、加速度值相同，则承船厢上行和承船厢下行的摩擦力、钢丝绳僵阻力、加速度所需驱动力相同，仅方向相反，上式中数值都取绝对值，根据式(1)、式(2)、式(3)可得：
[0082][0083]
所述承船厢以速度v匀速向上运行，即上行加速度为零，f
as
取值为零；
[0084]
所述承船厢以速度v匀速向下运行，即下行加速度为零，f
ax
取值为零；
[0085]
驱动电机运行力矩在驱动电机出力时取正值，在驱动电机发电状态时取负值；
[0086]
s6、按差值调整平衡重系统重量，实现承船厢与平衡重系统的配平；
[0087]
若差值fe为正时，则增加调整平衡重块重量；若差值fe为负时，则减少调整平衡重块重量。