一种动平衡测试装置及吊机悬臂的动平衡测试方法与流程

1.本技术涉及动平衡测试技术领域，尤其涉及一种动平衡测试装置及吊机悬臂的动平衡测试方法。


背景技术：

2.动平衡测试是指对机械部件在运动状态下进行动态平衡测试，当机械部件在运动状态下受力不平衡时，则需要对机械部件进行配重或配置负荷或加固使其接近平衡状态。
3.在现有技术中，吊机的悬臂上通常设有配重块，吊机的悬臂通过吊绳吊起物品，当吊机的悬臂两端（吊起的物品和配重块位于立柱的两侧）不平衡时，需要沿悬臂滑动配重块，调节配重块与立柱之间的距离，使悬臂两端的力矩达到静平衡，然而现有技术中，虽然配重块能够使悬臂的两端达到静平衡，但是悬臂吊起物品的过程中，需要克服物品的重力使物品向上运动，物品被吊起的瞬间通常很难做到匀速运动，通常是先加速向上运动，然后调整吊机的起吊速度，使物品逐渐趋于匀速向上运动，物品加速向上运动的过程中，物品对悬臂的拉力大于物品的重力，而且物品向上运动的加速度越大，对悬臂产生的拉力越大，悬臂受拉后产生一定程度的弯曲最终达到动态平衡，为了提高吊机吊起物品时的可靠性通常会在设计的过程中使用仿真软件进行力学仿真，但是由于悬臂生产过程中采用焊接件焊接而成，并且悬臂长度及体积较大，多个地方的制造误差会导致悬臂的实际动平衡性能与仿真结果具有较大的差别。因此，急需一种能够对吊机悬臂进行动平衡测试的装置。


技术实现要素：

4.本技术提供一种动平衡测试装置及吊机悬臂的动平衡测试方法，用于对吊机的悬臂进行动平衡测试。
5.为实现上述目的，在本技术的第一方面，提供了一种动平衡测试装置，包括第一安装块、第二安装块、水管、第一图像采集装置、第二图像采集装置；所述水管的两端分别具有第一管口和第二管口，所述第一管口与所述第一安装块固定连接，所述第二管口与所述第二安装块固定连接，所述第一管口和所述第二管口朝上设置，所述第一管口的侧壁上沿竖直方向设有第一刻度线，所述第二管口的侧壁上沿竖直方向设有第二刻度线；所述第一图像采集装置与所述第一安装块固定连接，所述第一图像采集装置适于采集所述第一管口内的液面对应所述第一刻度线的位置；所述第二图像采集装置与所述第二安装块固定连接，所述第二图像采集装置适于采集所述第二管口内的液面对应所述第二刻度线的位置。
6.在第一方面的一些实施方式中，所述第一刻度线的零点和所述第二刻度线的零点位于同一水平面上。
7.在第一方面的一些实施方式中，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置位于同一水平面上。
8.在第一方面的一些实施方式中，所述第一图像采集装置和所述第一刻度线的零点位于同一水平面上。
9.在第一方面的一些实施方式中，所述第一安装块包括第一安装部、第一遮挡部、第一支撑部，所述第一安装部、所述第一遮挡部、所述第一支撑部围绕成c字形，所述第一管口位于所述第一安装部、所述第一遮挡部、所述第一支撑部所围绕区域的内部，所述第一遮挡部、所述第一支撑部水平设置，所述第一安装部竖直设置，所述第一遮挡部位于所述第一安装部的上方，所述第一图像采集装置位于所述第一安装部、所述第一遮挡部、所述第一支撑部所围绕区域的内部，所述第一图像采集装置与所述第一安装部固定连接。
10.在第一方面的一些实施方式中，所述第一支撑部上设有第一安装孔，所述第一安装孔沿竖直方向贯穿所述第一支撑部，所述第一安装孔内部固定连接有第一橡胶套管，所述水管靠近所述第一管口的一端插接在所述第一橡胶套管内部。
11.在第一方面的一些实施方式中，所述第二安装块包括第二安装部、第二遮挡部、第二支撑部，所述第二安装部、所述第二遮挡部、所述第二支撑部围绕成c字形，所述第二管口位于所述第二安装部、所述第二遮挡部、所述第二支撑部所围绕区域的内部，所述第二遮挡部、所述第二支撑部水平设置，所述第二安装部竖直设置，所述第二遮挡部位于所述第二安装部的上方，所述第二图像采集装置位于所述第二安装部、所述第二遮挡部、所述第二支撑部所围绕区域的内部，所述第二图像采集装置与所述第二安装部固定连接。
12.在第一方面的一些实施方式中，所述第二支撑部上设有第二安装孔，所述第二安装孔沿竖直方向贯穿所述第二支撑部，所述第二安装孔内部固定连接有第二橡胶套管，所述水管靠近所述第二管口的一端插接在所述第二橡胶套管内部。
13.在本技术的第二方面中，提供了一种吊机悬臂的动平衡测试方法，应用如第一方面所述的动平衡测试装置，并包括如下步骤：将所述第一安装块固定在吊机的立柱上端，将所述第二安装块固定在吊机的悬臂的末端，向所述水管内注水，使所述第一管口内的液面处于所述第一刻度线的量程之内，使所述第二管口内的液面处于所述第二刻度线的量程之内；沿竖直方向调整所述第一管口和所述第二管口的高度，使所述第一刻度线的零点和所述第二刻度线的零点位于同一水平面上；将所述第一图像采集装置通过数据线与计算机连接，将所述第二图像采集装置通过数据线与所述计算机连接，测量出所述第一管口和所述第二管口之间的距离；所述悬臂将物品吊起的过程中，所述第一图像采集装置采集所述第一管口内的液面对应所述第一刻度线的第一位置，所述第二图像采集装置采集所述第二管口内的液面对应所述第二刻度线的第二位置；所述计算机根据所述第一位置获得所述第一管口内液面的下降值，所述计算机根据所述第二位置获得所述第二管口内液面的上升值；根据式（1）计算所述悬臂的偏转角度，θ=arctan((dh1+dh2)/l)
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（1），在式（1）中，θ为所述悬臂的偏转角度，dh1为所述第一管口内液面的下降值，dh2为所述第二管口内液面的上升值，l为所述第一管口和所述第二管口之间的距离；根据所述悬臂的偏转角度评价所述悬臂的动平衡性能。
14.在第二方面的一些实施方式中，所述计算所述悬臂的偏转角度包括：判断所述第二管口内的液面是否低于所述第二刻度线的零点；若所述第二管口内的液面高于所述第二刻度线的零点，则根据所述式（2）计算所述悬臂的偏转角度；θ’=arctan((dh1’+dh2’)/l)
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（2），在式（1）中，θ’为所述悬臂的偏转角度，dh1’为所述水管内水蒸发一部分之后的所述第一管口内液面的下降值，dh2’为所述水管内水蒸发一部分之后的所述第二管口内液面的上升值，dh1’＞dh2’，l为所述第一管口和所述第二管口之间的距离；若所述第二管口内的液面高度低于所述第二刻度线的零点，则向所述水管内注水，直到所述第二管口内的液面高度高于所述第二刻度线的零点且所述第一管口内的液面高度低于所述第一刻度线的零点。
15.本技术具有如下有益效果：本技术提供的动平衡测试装置，将第一图像采集装置通过数据线与计算机连接，将第二图像采集装置通过数据线与计算机连接，测量出第一管口和第二管口之间的距离；悬臂将物品吊起的过程中，第一图像采集装置采集第一管口内的液面对应第一刻度线的第一位置，第二图像采集装置采集第二管口内的液面对应第二刻度线的第二位置；计算机根据第一位置获得第一管口内液面的下降值，计算机根据第二位置获得第二管口内液面的上升值；根据第一管口内液面的下降值和第二管口内液面的上升值计算出悬臂的偏转角度，由悬臂的偏转角度评价悬臂的动平衡性能，悬臂的偏转角度越小，说明悬臂的动平衡性能越强；动平衡测试装置结构简单，成本低，且便于拆装和测试操作。
16.本技术提供的吊机悬臂的动平衡测试方法，根据第一管口内的液面和第二管口内的液面升降值以及第一管口与第二管口之间的距离即可计算出悬臂的偏转角度，根据悬臂的偏转角度评价悬臂的动平衡性能，由于采用水管和图像采集装置测量，不依靠传感器，测试结果更加直观，成本低，可靠性高，测试过程中在地面通过计算机即可查看分析测试结果，操作方便。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是现有技术中吊机的结构示意图；图2是本技术实施例中动平衡测试装置的结构示意图；图3是本技术实施例中第一图像采集装置、第二图像采集装置、第一刻度线的零点以及第二刻度线的零点之间的相对位置关系的示意图；图4是本技术实施例中动平衡测试装置与吊机连接的结构示意图；图5是本技术实施例中动平衡测试装置在悬臂发生偏转时的结构示意图；图6是本技术实施例中动平衡测试装置在水管中水分蒸发一部分之后的结构示意图；
图7是本技术实施例中悬臂偏转后的结构示意图；图8是本技术实施例中第一安装块、第一图像采集装置以及第一管口之间的连接的结构示意图；图9是本技术实施例中第一安装块的结构示意图；图10是本技术实施例中第一橡胶套管的结构示意图；图11是本技术实施例中第二安装块、第二图像采集装置以及第二管口之间的连接的结构示意图；图12是本技术实施例中第二安装块的结构示意图；图13是本技术实施例中第二橡胶套管的结构示意图。
19.附图标记：101、悬臂；102、配重块；103、吊绳；104、物品；105、立柱；106、第一安装块；107、第二安装块；108、水管；109、第一图像采集装置；110、第二图像采集装置；111、第一管口；112、第二管口；113、第一刻度线；114、第二刻度线；115、第一安装部；116、第一遮挡部；117、第一支撑部；118、第一安装孔；119、第一橡胶套管；120、第二安装部；121、第二遮挡部；122、第二支撑部；123、第二安装孔；124、第二橡胶套管。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述，本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
21.如图1所示，在现有技术中，吊机的悬臂101上通常设有配重块102，吊机的悬臂101通过吊绳103吊起物品104，当吊机的悬臂101两端（吊起的物品104和配重块102位于吊机的立柱105的两侧，悬臂101吊起物品104的一端为悬臂101的末端）不平衡时，需要沿悬臂101滑动配重块102，调节配重块102与立柱105之间的距离，使悬臂101两端的力矩达到静平衡，然而现有技术中，虽然配重块102能够使悬臂101的两端达到静平衡，但是悬臂101吊起物品104的过程中，需要克服物品104的重力使物品104向上运动，物品104被吊起的瞬间通常很难做到匀速运动，通常是先加速向上运动，然后调整吊机的起吊速度，使物品104逐渐趋于匀速向上运动，物品104加速向上运动的过程中，物品104对悬臂101的拉力大于物品104的重力，而且物品104向上运动的加速度越大，对悬臂101产生的拉力越大，悬臂101受拉后产生一定程度的弯曲偏转最终达到动态平衡，为了提高吊机吊起物品104时的可靠性通常会在设计的过程中使用仿真软件进行力学仿真，但是由于悬臂101生产过程中采用焊接件焊接而成，并且悬臂101长度及体积较大，多个地方的制造误差会导致悬臂101的实际动平衡性能与仿真结果具有较大的差别。
22.如图2至图7所示，为解决现有技术中的上述技术问题，在本技术的实施例一中，提供了一种动平衡测试装置，包括第一安装块106、第二安装块107、水管108、第一图像采集装置109、第二图像采集装置110；水管108的两端分别具有第一管口111和第二管口112，第一管口111与第一安装块106固定连接，第二管口112与第二安装块107固定连接，第一管口111和第二管口112朝上设置，第一管口111的侧壁上沿竖直方向设有第一刻度线113，第二管口112的侧壁上沿竖直方向设有第二刻度线114；
第一图像采集装置109与第一安装块106固定连接，第一图像采集装置109适于采集第一管口111内的液面对应第一刻度线113的位置；第二图像采集装置110与第二安装块107固定连接，第二图像采集装置110适于采集第二管口112内的液面对应第二刻度线114的位置。
23.通过实施例一的上述实施方式，在工作过程中，将第一图像采集装置109通过数据线与地面工作站的计算机连接，将第二图像采集装置110通过数据线与计算机连接，第一图像采集装置109和第二图像采集装置110均采用具有广角镜头或球面镜头的摄像头，第一图像采集装置109和第二图像采集装置110在悬臂101吊起物品104的过程中每隔1秒拍摄一张照片并传输至地面工作站中的计算机中；测量出第一管口111和第二管口112之间的距离；悬臂101将物品104吊起的过程中，第一图像采集装置109采集第一管口111内的液面对应第一刻度线113的第一位置，第二图像采集装置110采集第二管口112内的液面对应第二刻度线114的第二位置；计算机根据第一位置获得第一管口111内液面的下降值，计算机根据第二位置获得第二管口112内液面的上升值；根据第一管口111内液面的下降值和第二管口112内液面的上升值计算出悬臂101的偏转角度，由悬臂101的偏转角度评价悬臂101的动平衡性能，悬臂101的偏转角度越小，说明悬臂101的动平衡性能越强；动平衡测试装置结构简单，成本低，且便于拆装和测试操作。第一管口111内的液面对应第一刻度线113的第一位置以及第二管口112内的液面对应第二刻度线114的第二位置通过人工识别并记录或通过识别程序自动识别并记录。具体测试方法参见本技术的实施例二。
24.在图3中，虚线表示第一图像采集装置109、第二图像采集装置110、第一刻度线113的零点、第二刻度线114的零点所在的同一水平面。在图5中，由上至下的第一条虚线表示第一刻度线113的零点以及第一图像采集装置109所在的同一水平面，第二条虚线表示第一管口111内的液面以及第二管口112内的液面所在的同一水平面，第三条虚线表示第二刻度线114和第二图像采集装置110所在的同一水平面。在图6中，由上至下的第一条虚线表示第一刻度线113的零点以及第一图像采集装置109所在的同一水平面，第二条虚线表示在水管108内的水蒸发了一部分之后的情况下第一管口111内的液面以及第二管口112内的液面所在的同一水平面，第三条虚线表示第二刻度线114和第二图像采集装置110所在的同一水平面。在图7中，由上至下的第一条虚线表示第一管口111内的液面所在的水平面，第三条虚线表示第二管口112内的液面所在的水平面，第二条虚线（斜虚线）表示第一管口111内的液面中心与第二管口112内的液面中心之间的连线。
25.在实施例一的一些实施方式中，第一刻度线113的零点和第二刻度线114的零点位于同一水平面上。
26.在实施例一的一些实施方式中，第一图像采集装置109和第二图像采集装置110位于同一水平面上。
27.在实施例一的一些实施方式中，第一图像采集装置109和第一刻度线113的零点位于同一水平面上。
28.如图8至图10所示，在实施例一的一些实施方式中，第一安装块106包括第一安装部115、第一遮挡部116、第一支撑部117，第一安装部115、第一遮挡部116、第一支撑部117围绕成c字形，第一管口111位于第一安装部115、第一遮挡部116、第一支撑部117所围绕区域的内部，第一遮挡部116、第一支撑部117水平设置，第一安装部115竖直设置，第一遮挡部
116位于第一安装部115的上方，第一图像采集装置109位于第一安装部115、第一遮挡部116、第一支撑部117所围绕区域的内部，第一图像采集装置109与第一安装部115固定连接。
29.在实施例一的一些实施方式中，第一支撑部117上设有第一安装孔118，第一安装孔118沿竖直方向贯穿第一支撑部117，第一安装孔118内部固定连接有第一橡胶套管119，水管108靠近第一管口111的一端插接在第一橡胶套管119内部。
30.通过实施例一的上述实施方式，第一遮挡部116能够对第一管口111进行遮挡，减少灰尘或碎屑掉落至第一管口111内，第一橡胶套依靠自身弹力卡紧在第一安装孔118内，并将水管108靠近第一管口111的一端箍紧固定。
31.如图11至图13所示，在实施例一的一些实施方式中，第二安装块107包括第二安装部120、第二遮挡部121、第二支撑部122，第二安装部120、第二遮挡部121、第二支撑部122围绕成c字形，第二管口112位于第二安装部120、第二遮挡部121、第二支撑部122所围绕区域的内部，第二遮挡部121、第二支撑部122水平设置，第二安装部120竖直设置，第二遮挡部121位于第二安装部120的上方，第二图像采集装置110位于第二安装部120、第二遮挡部121、第二支撑部122所围绕区域的内部，第二图像采集装置110与第二安装部120固定连接。
32.在实施例一的一些实施方式中，第二支撑部122上设有第二安装孔123，第二安装孔123沿竖直方向贯穿第二支撑部122，第二安装孔123内部固定连接有第二橡胶套管124，水管108靠近第二管口112的一端插接在第二橡胶套管124内部。
33.通过实施例一的上述实施方式，第二遮挡部121能够对第二管口112进行遮挡，减少灰尘或碎屑掉落至第二管口112内，第二橡胶套依靠自身弹力卡紧在第二安装孔123内，并将水管108靠近第二管口112的一端箍紧固定。
34.结合图2至图7所示，在本技术的实施例二中，提供了一种吊机悬臂101的动平衡测试方法，应用如实施例一所述的动平衡测试装置，并包括如下步骤：将第一安装块106固定（例如使用螺栓紧固连接或焊接）在吊机的立柱105上端，将第二安装块107固定（例如使用螺栓紧固连接或焊接）在吊机的悬臂101的末端，向水管108内注水，使第一管口111内的液面处于第一刻度线113的量程之内，使第二管口112内的液面处于第二刻度线114的量程之内；沿竖直方向调整第一管口111和第二管口112的高度，使第一刻度线113的零点和第二刻度线114的零点位于同一水平面上；将第一图像采集装置109通过数据线与计算机连接，将第二图像采集装置110通过数据线与计算机连接，测量出第一管口111和第二管口112之间的距离；悬臂101将物品104吊起的过程中，第一图像采集装置109采集第一管口111内的液面对应第一刻度线113的第一位置，第二图像采集装置110采集第二管口112内的液面对应第二刻度线114的第二位置；计算机根据第一位置获得第一管口111内液面的下降值，计算机根据第二位置获得第二管口112内液面的上升值；根据式（1）计算悬臂101的偏转角度，θ=arctan((dh1+dh2)/l)
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（1），在式（1）中，θ为悬臂101的偏转角度，dh1为第一管口111内液面的下降值，dh2为第二管口112内液面的上升值，l为第一管口111和第二管口112之间的距离；
根据悬臂101的偏转角度评价悬臂101的动平衡性能。
35.本技术提供的吊机悬臂101的动平衡测试方法，根据第一管口111内的液面和第二管口112内的液面升降值以及第一管口111与第二管口112之间的距离即可计算出悬臂101的偏转角度，根据悬臂101的偏转角度评价悬臂101的动平衡性能，由于采用水管108和图像采集装置测量，不依靠传感器，测试结果更加直观，成本低，可靠性高，测试过程中在地面通过计算机即可查看分析测试结果，操作方便。
36.在实施例二的一些实施方式中，计算悬臂101的偏转角度包括：判断第二管口112内的液面是否低于第二刻度线114的零点；若第二管口112内的液面高于第二刻度线114的零点，则根据式（2）计算悬臂101的偏转角度；θ’=arctan((dh1’+dh2’)/l)
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（2），在式（1）中，θ’为悬臂101的偏转角度，dh1’为水管108内水蒸发一部分之后的第一管口111内液面的下降值，dh2’为水管108内水蒸发一部分之后的第二管口112内液面的上升值，dh1’＞dh2’，l为第一管口111和第二管口112之间的距离；若第二管口112内的液面高度低于第二刻度线114的零点，则向水管108内注水，直到第二管口112内的液面高度高于第二刻度线114的零点且第一管口111内的液面高度低于第一刻度线113的零点。
37.通过本实施例的上述实施方式，考虑到水管108中的水在户外高空中作业存在蒸发的情况，导致第一管口111内的液面以及第二管口112内的液面下降，由于悬臂101偏转时，悬臂101的末端向下运动，第二管口112下降，第二管口112内的液面对应第二刻度线114的值为上升值，第二管口112内的液面理论上是高于第二刻度线114的零点的，但是在水分蒸发的影响下，会使第二管口112内的液面下降或上升值减小，当第二管口112内的液面低于第二刻度线114的零点时，说明水管108内的水已经蒸发并且超出了预设范围，此时需要向水管108内补充水分，使第二管口112内的液面处于第二刻度线114的零点以上且处于第一刻度线113的零点以下，便于计算机对第一位置和第二位置进行识别，降低误识别率，提高测试结果的可靠性。
38.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，参考术语“上述实施例”、“一些实施例”、“上述实施方式”、“一些实施方式”、“可能的实施例”或“可能的实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
39.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
40.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置
关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化，因此不能理解为对本技术实施例的限制。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征直接与第二特征接触，或第一特征间接与第二特征通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
42.以上实施例仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本技术的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。