滑索探伤装置引导小车的设计.pdf

64特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期装置差异大，无法应用于滑索的检测，而空中滑索装置，其滑行速度快，时间短，无法实时驻停，难以实施检测。本文设计了一款在滑索上进行轮式移动的引导小车，以匀速运动方式，完成滑索在线检测。1.2小车机构原理引导小车由一个电机提供驱动力，通过齿轮传动至双轴输出，实现四轮同步驱动。其机构运动简图如图 1所示。1.滑索 2.传动轴 3.电机 4.大齿轮 5.导轮 6.小齿轮图 1引导小车机构简图引导小车由电机 3 驱动，带动小齿轮 6 转动，与之啮合的一对大齿轮 4 也发生转动且同向，此时上下两根传动轴 2 转动，与之固连的导轮 5 与传动轴 2 一起转动，从而完成小车在左右两根滑索上的移动。1.3小车运动及动力参数设计（1）为保证齿轮啮合有一定空间，同时兼顾效率，此处将导轮直径 d 设计为 50mm；为方便设计齿轮齿数，取两齿轮中心距为 100mm，齿轮模数为 2，小齿轮齿数40，大齿轮齿数 60，传动比为：（2）根据检测需要，小车最佳运行速度为 0.4m/在大型游乐设施中，滑索受广大游客喜爱。滑索由塔架和绳索两大部分组成，游客在滑索上高速滑过，享受速度的刺激与沿途的风光的同时也伴随着安全隐患2,3,4。目前，对于在使用中的滑索检测，主要通过工作人员通过特定的装置爬行通过滑索用视觉对滑索表面进行检测。这种检测方法有三个弊端：1.滑索都处于高空悬空状态，对于在检测过程中工作人员安全有一定隐患。2.由于检测过程对于检测人员的要求较高，因此这种检测不能作为日常巡检手段。3.这种检测方法不能检测到滑索内部的问题。而应用漏磁检测技术能有效的检测钢丝滑索内部和表面的损伤5，因此，设计一种能利用漏磁检测技术方便地对滑索进行自动检测的装置对于游乐园中滑索的安全运营有十分重要的意义。本文在已有的漏磁检测技术的游乐设施钢滑索探伤装置的基础上，设计了滑索探伤装置的引导小车，方便地实现了对游乐园滑索的检测。1引导小车的机械设计1.1滑索导轮驱动创新设计研究表明，目前索道游览设备，其运动驱动力主要来自于两种：第一种以缆车为代表，将缆车与索道紧固，通过索道往复循环，实现缆车从一点到另一点的移动。第二种以空中滑索为代表，索道固定，起点和终点设置落差，滑索装置上设计自由导轮，在重力作用下，实现滑索装置在索道上完成高点到低点的运动。通过分析发现，缆车驱动方式，其原理与空中滑索滑索探伤装置引导小车的设计黄镇海1李青1方流1金卫良2叶峰3王斌锐1摘要在双滑索道上同时带动两个滑索探伤装置，并按要求速度在索道上运动。方法：在已有的漏磁检测技术的缆索探伤装置1的基础上，设计了滑索探伤装置的引导小车，所设计的小车自带动力电源，在滑索上运动过程中可以通过 lora 通讯模块，实时对小车速度进行监控。同时，引导小车上安装摄像头，在小车运行过程中对缆索进行视频录像。结果：小车可以进行滑索探伤的工作。结论：通过实验测试，所设计的引导小车完全符合漏磁检测装置测试所需，并且引导小车上所安装的手机能对所测缆索的表面缺陷进行视频验证。引导小车上所设计的轮子和缆索的压紧装置、轮子上加装的橡胶包覆层都极大的增加了引导小车的爬坡能力。关键词滑索探伤引导小车漏磁检测技术lora 通讯模块收稿日期：2023-04-0365特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期s0.8m/s 时，摄像头可以获取较高清影像。方案中取V_0=0.6m/s，则四个导轮及电机的转速为：（3）小车车体总重量 20kg，导轮外缘呈半圆形、内凹，且包裹橡胶，并与滑索紧密接触，查询机械设计手册可得橡胶与钢铁的静摩擦系数为 0.9 左右，滑动摩擦系数 0.650.8，滚动摩擦系数 0.40.6。此处设计要求导轮与滑索为存滚动，故取=0.6，则牵引力和扭矩为：（4）最后，求得小车功率为：（4）选型：考虑 3 倍左右安全系数，电机选型时，选择扭矩为 10N.m，功率 200w，具体参数如表 1、表 2所示。表 1小车性能参数名称转速 n（r/min）扭矩 T（N.m）功率 P（kw）导轮2292.940.07电机343.510.000.20表 2小车设计参数名称具体数据小车重量（kg）20导轮直径（mm）50传动比 i1.5模数 m2大齿轮齿数60小齿轮齿数40摩擦系数 0.51.4小车三维建模（见图 2）图 2小车三维模型图方案设计的创新点在于小车可以实现在滑索上移动且不打滑，两条滑索类似于索道，导轮内凹半圆设计，内侧包覆橡胶，实现与滑索紧密贴合，最大限度增加接触面积、提高摩擦力，这为后续滑索探伤提供了结构基础。2引导小车调速及 lora 模块的遥控程序设计控制模块分为上位机和下位机，均由带 lora 通讯模块的单片机组成。上位机通过按键发送指令，下位机接收指令并解析协议输出电机极性及 PWM 波，控制装置正反转、加减速，同时将运动的状态数据返回给上位机显示。通过实验引导小车可以在 0 0.3m/s 的速度牵引测量装置在缆索上运动。一般为获得较为稳定的数据和视频图像，小车在测量过程中在缆索上的运动速度为0.15m/s 的较为稳定的速度，在测量过程中一般无需对小车进行速度进行调整。3实验结果引导小车及漏磁检测装置实物图如图 3 所示，两条索道上均有 1 个缺陷点。实验过程中，启动前引导小车后端连接漏磁检测缆索探伤装置，用该装置对缆索缺陷进行检测；引导小车前端安装手机在小车行进过程中对缆索进行视频拍摄，用于验证漏磁装置所测结果。实验中，引导小车设置在约 5 米长的缆索（缆索上的缺陷点都在所设置的范围内）上往复 4 次。图 3引导小车及漏磁检测装置实物图通过实验上位机软件处理漏磁检测装置所测的实验数据分析，在实验过程中，两条缆索各检测到 8 次问题数据，符合实际情况，不存在漏检和错检情况。通过所拍摄的视频进行查验，两个手机上的视频中也可以找到8 处缺陷点。图 4（a）、（b）分别为两条缆索上通过实验过程中视频中获取的缺陷图，图像中缺陷清晰可见。同时，通过漏磁检测装置也可以定位到所检测到的缺陷点在缆索上的位置。66特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期（a）（b）图 4视频拍摄缺陷点4结论通过实验测试，所设计的引导小车完全符合漏磁检测装置测试所需，并且引导小车上所安装的手机能对所测缆索的表面缺陷进行视频验证。引导小车上所设计的轮子和缆索的压紧装置、轮子上加装的橡胶包覆层都极大的增加了引导小车的爬坡能力。参考文献1 王柏然，童仁园，李青，金英，金卫良，林正 基于漏磁检测技术的游乐设施钢滑索探伤装置研究 J.中国计量大学学报，2020，31(4)：430436.2 王栓滑索设施安全性能分析 J.中国新技术新产品，2021，12：128130.3 刘冰 一起大型游乐设施事故的启示J 特种设备安全技术，2019(1)：51-52.4 张新东，张煜，李向东等 基于事故统计的大型游乐设施危险性分析和安全防范措施研究 J中国特种设备安全，2015，31(2):21-255 康宜华,杨克冲,杨叔子等.基于钢丝绳结构特征的断丝漏磁霍尔效应检测方法 J.华中理工大学学报,1992,增刊,20:207-213.基金项目：浙江省自然科学基金项目（NO.2019C03114,2018C03035）作者黄镇海1李青1方流1金卫良2叶峰3王斌锐11中国计量大学机电工程学院 浙江杭州邮编3100182浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州邮编3100203中南百草园集团有限公司 浙江湖州邮编313300不止压力表接口部位，范围明显扩大，这提示保冷绝热层有破损失效现象，需要进行修补措施；图 4 是导热油输送管道，观察红外成像图和可见光图发现，可见光图宏观检查并无异常，但红外成像图显示右侧数第二条导热油管道有相当一段管道外温显示近 60（对应可见光图红框位置），这说明该段保温层保温效果欠佳，需要更换或修补；分析图 5，右侧可见光图宏观检查未见异常，左侧红外成像图变径处、弯头处出现温度异常现象，这说明在做保温措施时并未仔细进行保温层贴合，容易出现弯头和变径处保温层不平整或缺失现象，另外长红框管段处保温层厚度不足，均需要后期修补。类似上述存在保温层缺失、脱落及厚度不足等现象，承压设备中屡见不鲜，这很容易导致管道内部介质局部热量流失，增加了生产能耗，也会影响工艺生产，增加企业成本，甚至会出现一些小的安全事故。因此，红外热成像技术在承压设备检验中急需得到广泛应用，该项技术应用后，可及时发现上述现象，及时补救止损，促进特种设备的安全有序运行。4结语红外热成像技术既不需要设备停机，又不需要拆解设备，较传统故障诊断法可降低一半以上系统装拆工作量，几乎可以对系统中任何发热的部位进行检测，不仅可以诊断已有故障，而且可进行在线监测、预报潜在故障，能大幅提高整个承压设备系统的安全性和可靠性。参考文献1 刘红征.锅炉节能检测中红外热成像技术的应用研究 J.中国设备工程，2019（11）：124-125.2 徐火力.红外热像检测技术在热力管道年度检查中的应用 J.能源与环境，2019（01）：38-39.3 黄启人，杨达，李家兴，冯雪松，孔龙，白学刚.浅析红外热成像检测技术在压力容器和压力管道检测中应用 J.中国设备工程，2019（24）：102-103.4 郑凯，江海军，陈力.红外热波无损检测技术的研究现状与进展 J.红外技术，2018，40（05）：401-411.5 郑惠，张圣，吴显辉.基于红外检测技术的多判断方法融合的设备热状态诊断研究 J.节能，2022，41（05）：44-46.6 王尊祥，赵伟，孙艺峰.红外热成像检测技术在大型游乐设施检验检测中的应用探索 J.中国特种设备安全，2022，38（11）：46-49.7 雷光钰.基于红外热波的缺陷自动检测识别与评估方法研究D.电子科技大学，2022.8 王文泉.基于红外热成像技术的聚乙烯管道裂纹缺陷无损检测 J.无损检测，2017，39（08）：29-33+56.基金项目：广东省特种设备检测研究院珠海检测院科技项目（zhtj-201909）作者蔡勤戚政武陈英红杨宁祥孔令昌郭欣欣广东省特种设备检测研究院珠海检测院广东珠海邮编519002（上接第 63 页）