岸桥挂舱试验报告第二次预试验教材.docx
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岸桥挂舱试验报告第二次预试验教材
ShanghaiZhenhuaHeavyIndustriesCo.,LTD
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岸桥挂舱试验报告
（第二次预试验）
公司名称
上海振华重工（集团）股份有限公司
报告编号
试验人员
王磊李凯张东红刘冬一
试验地点
长兴基地四号码头试验桥吊
试验时间
2012年9月21日
报告编写
王磊
1概况
1.1测试目的
a.测定挂舱过程中电机的响应过程：
扭矩、转速、响应时间及影响因素。
b.测定液压系统的响应过程：
系统压力、各元件的响应时间及影响因素。
c.测定挂舱时制动器的响应时间。
d.测定纯电子挂舱时各系统和元件的响应过程和时间。
e.测定挂舱力的动态过程及其对相关部件的影响。
f.研究和改善挂舱系统的安全性。
2测试情况
2.1参数设置
2..1限定转速
电机转速55%*1800=990
单根钢丝绳挂舱力（吨）
油缸压力设定（Mpa）
单个电机力矩（通过设置限制）Nm
12.5
10.5
6200
20
16.8
10100
25
21
12415
2..2限定挂舱力
单根钢丝绳挂舱力25T
电机力矩：
12415Nm
电机转速rpm
70%*1800=1260
85%*1800=1440
100%*1800=1800
2.2试验过程
桥吊上只保留吊具上架。
试重箱处于两门腿之间；陆侧吊具上架处于两个试重箱的正上方。
本次试验通过缩减其中吊具上架一个角对应的钢丝绳的长度模拟单个角挂舱（三个角对应的钢丝绳长度约20米，一个角对应的钢丝绳长度约19.8米）。
试验时分别以不同工况下的速度提升吊具，直至达到挂舱挂舱状态。
实验前、后钢丝绳状态如图2-1所示。
配载：
约2x110t
（a）挂舱前（b）挂舱后
图2-1：
试验前后吊具及载荷状态
3挂舱试验数据与分析
3.1挂舱测试——限定转速
如参数设置中2.1.1所示，限定电机转速，按设定的单根钢丝绳挂舱力的不同，分三种工况进行挂舱试验，得到的各参数曲线分别见图3-1，3-2，3-3。
根据这些曲线可得到表1所示数据。
表1：
各元器件响应时间
设定电机转速
rpm
单根钢丝绳挂舱力（吨）
设定油缸压力继电器发讯值A（bar）
挂舱过程持续时间（ms）
压力继电器发讯时压力传感器的值
（Bar）
挂舱过程中压力传感器最大值B（Bar）
冲击系统B/A
挂舱发生过程中油缸的位移mm
反扭矩建立所需的时间ms
990
12.5
105
562
113
124
1.18
377
8②
20
168
563
181.7
188.9
1.12
366
8
25
210
430
188①
233
1.10
338
8
注：
试验中各色曲线的名称如下：
红色：
制动器通电状态
绿色：
电机转速
蓝色：
电机力矩
浅青绿：
油缸位移
金黄：
油缸内压力
黄色：
挂舱发讯点
粉色：
压力传感器
图3-1：
工况1电机转速：
990rpm，单根钢丝绳挂舱力：
12.5吨
图3-2：
工况2电机转速：
990rpm，单根钢丝绳挂舱力：
20吨
图3-3：
工况3电机转速：
990rpm，单根钢丝绳挂舱力：
25吨）
注①：
该工况下，挂舱发讯时油缸压力值小于设定的压力继电器发讯值。
由图3-3可知，在挂舱发讯前，油缸内的压力已经达到并超过了设定的挂舱发讯值210bar。
发讯前，油缸内的压力急剧上升，到达一个峰值（此时压力继电器还没有闭合），液压阀件打开，液压油开始回流，压力随之下降，而此时压力继电器才闭合后发出挂舱讯号。
注②：
因挂舱系统计算所需，需要确定电机反力矩建立的时间。
电机力矩是根据负载的实际情况而反馈的，所以取电机力矩反馈的第一点为反力矩建立时间点。
3.2挂舱试验——限定挂舱力
如参数设置中2.1.2所示，设定挂舱力，按设定电机转速的不同，分三种工况进行挂舱试验，得到的各参数曲线分别见图3-4，3-5，3-6。
根据这些曲线可得到表2所示数据。
表2：
各元器件响应时间
设定单根钢丝绳挂舱力（t）
电机转速（rpm）
设定油缸压力继电器发讯值A（bar）
挂舱过程持续时间（ms）
压力继电器发讯时压力传感器的值
（Bar）
挂舱过程中压力传感器最大值B（Bar）
冲击系统B/A
挂舱发生过程中油缸的位移/mm
反力矩建立所需的时间/s
25
70%*1800
210
562
221.7
240.3
1.14
484
无反力矩
85%*1800
210
959
218
240
1.14
584
无反力矩
100%*1800
210
958
243.4
243.4
1.16
720
无反力矩
图3-4：
工况4单根钢丝绳挂舱力：
25吨电机转速：
70%*1800=1260rpm
图3-5：
工况5单根钢丝绳挂舱力：
25吨电机转速：
85%*1800=1530rpm
图3-6：
工况6单根钢丝绳挂舱力：
25吨电机转速：
100%*1800=1800rpm
3.3分析
（1）从图中可以看出，随着起升速度的增加，油缸位移曲线有些失真。
因为油缸内的位移传感器主要是用于吊具倾转动作的控制，在挂舱工况下，随着起升速度的增加，油缸的速度会越来越快，位移传感器响应速度已跟不上油缸的速度，不能实时的对油缸位移进行监测。
（2）电机的反扭矩并不是在每种挂舱工况下都会建立的而是取决于实际负载情况的反馈。
从图中可以看出，所需的时间非常短暂，应在8ms以内（软件的扫描周期为8ms）.
4结构应力测试
4.1应力测量点的位置设置
结构应力测试时，在陆侧吊具的四个挂舱油缸摇臂上全部粘贴应变片。
测试时发生挂舱工况的摇臂上粘贴的应变片的编号为3-1。
在陆侧两个大车平衡梁上均粘贴应变片及后大梁上跨中位置粘贴应变片。
4.1.11摇臂的应力测点
图4-1摇臂上应变片位置
4.1.12结构件上应力测试位置
（1）后大梁上门框内中部
图4-2后大梁门框内中部应变片位置
（2）大车平衡梁的测点位置
图4-3大车平衡梁应变片位置
4.2测试工况
工况
编号
电气控制参数
机械设计参数
测试记录
文件名
反转力矩设置
反转力矩保持时间
制动器闭合时间
制动器
力矩
挂舱力
起升速度
1
700ms
12.5t
55%x1800
1
2
20.0t
55%x1800
2
3
25.0t
55%x1800
3
4
25.0t
70%x1800
4
5
25.0t
85%x1800
5
6
25.0t
100%x1800
6
4.3测点编号及标定
标定载荷LL=65tLS=15+5.5=20.5t总重85.5t钢丝绳张力10.7t/根
构件名称
位置
电缆线编号
仪器编号
标定应变
钢丝绳张力
陆侧吊具
摇臂
左外
1
3-1
310
10.7t
左内
2
3-2
316
10.7t
右内
3
3-3
350
10.7t
右外
4
3-4
310
10.7t
后大梁
跨中
左外
10
2-1
-95
左内
11
2-2
-95
右内
12
2-3
-100
右外
13
2-4
-85
陆侧
大平衡梁
左内
6
1-1
11
左外
7
1-2
13
21.3t
右内
8
1-3
10
右外
9
1-4
11
21.3t
4.4测试的主要数据及初步结果
（1）起升力与大平衡梁的垂直力
工况：
6
工况：
5
工况：
4
挂舱力25吨，电机转速1800
挂舱力25吨，电机转速1530
挂舱力25吨，起升速度1260
构件
测点编号
测量应变/10E6
摇臂力（吨）
钢丝绳力（吨）
测量应变/10E6
摇臂力（吨）
钢丝绳力（吨）
测量应变/10E6
摇臂力（吨）
钢丝绳力（吨）
摇臂
3-1
734
50.6
25.3
705
48.6
24.3
677
46.7
23.4
3-2
312
21.2
10.6
265
18.0
9.0
298
20.3
10.1
3-3
301
18.2
9.1
303
18.5
9.2
292
17.8
8.9
3-4
198
13.6
6.8
132
9.0
4.5
154
10.6
5.3
起升
载荷
103.6
94.1
95.4
理论腿压
陆侧：
25.9t/腿
陆侧：
23.5t/腿
陆侧：
23.85t/腿
海侧：
25.9t/腿
海侧：
23.5t/腿
海侧：
23.85t/腿
测量应变/10E6
平衡梁上的力（t）
测量应变/10E6
平衡梁上的力（t）
测量应变/10E6
平衡梁上的力（t）
大车
平衡梁
1-1
22.62
20
20
1-2
21.88
34.5
18
29.5
17
28.7
1-3
16
15
14
1-4
16
28.3
15
24.3
14
22.7
陆侧总轮压
62.8
53.8
51.4
（2）后大梁上门框内跨中的应力
工况6
工况5
工况4
测点
应变
应力
应变
应力
应变
应力
2-1
-236.0
-49.6
-229.0
-48.1
-247.0
-51.9
2-2
-259.0
-54.4
-247.0
-51.9
-250.0
-52.5
2-3
-169.0
-35.5
-135.0
-28.4
-172.0
-36.1
2-4
-203.0
-42.6
-198.0
-41.6
-213.0
-44.7
（a）摇臂应变—时间曲线
（b）大车平衡梁应变—时间曲线
（c）门框内跨中的应变—时间曲线
图4-4：
工况6应变曲线
4.5分析
（1）通过结构应力的测定分析冲击系数：
1）由工况6中摇臂应变推导出的钢丝绳最大力为25.3t，即冲击系数：
25.3/25=1.01。
2）如图4-4（a）中所示绿色曲线为编号为3-1的应变片在工况6下的应变—时间曲线。
由于该曲线没有接入PLC系统，所以无法和图3-6中的曲线实时对应。
但是可以从图4-4（a）中判断A点疑为挂舱发讯点（从图4-4（a）中可以看出从B点峰值到A点时间间隔为90ms,对比图3-6中从挂舱发讯到油缸压力峰值出现共约95ms。
排除测量时两仪器的精度误差，可以认为图中A点即为挂舱发讯点。
），对应的应变为623。
点B为峰值,应变为734。
两相比为1.18，即冲击系数为1.18。
3）由1）、2）可知，从摇臂和大车平衡梁得出的冲击系数是有差别的。
应是因为在进行数据标定、液压参数设置存在误差及其它未知因素影响所导致的。
（2）挂舱时大车平衡梁上检测到的陆侧最大轮压为62.8吨，而由摇臂上的力计算出的陆侧最大理论轮压为25.9x2=51.8吨。
则冲击系数：
62.8/51.8=1.21。
与由摇臂上测得的冲击系数1.18相比，相差不大，可认为等同。
（3）由于后大梁上，跨中区域受力不清晰的原因，大梁的应力应变没有进行进一步分析。
5结论
（1）通过本次试验可知，由于系统的动态响应，系统存在一定的冲击，冲击系数为实测最大为1.18，考虑测量时的误差建议实际应用中取1.2。
（2）电机反力矩建立非常快，应在8ms以内。
建议计算时可以不予以考虑此时间。
（3）挂舱发生时，钢丝绳最大拉力通过钢丝绳、机构、小车全部传递到钢结构乃至岸桥底部的大车。
但是由于测量误差以及其它未知原因，摇臂上的力及冲击，与大平衡梁上所测的数据有所差别，但相差不大，说明数据是可信的。
后大梁跨中区域因受力不明晰，没有做进一步分析。
（4）在此次试验中由于制动器失电时间延后，导致挂舱时间过长。
将在下次试验中改进。
但制动器失电延后仅仅使整个挂舱过程时间延长，对冲击系数的测定及结构应力测试没有影响。
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