CN101813592A - 消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于测试装备领域，具体涉及一种消防安全绳抗切割性能和径向耐磨性能自动测试装置，由消防安全绳张紧系统、刃具高度实时补偿系统、传动系统和自动控制测量系统组成。消防安全绳张紧系统将消防安全绳在水平方向上张紧；当刃具切割或磨损消防安全绳时，刃具高度实时补偿系统自动调节刃具高度，保证刃具对消防安全绳施加向上压力保持不变；传动系统保证皮带轮组的皮带轮高度变化时无打滑的现象；自动控制测量系统能测量从切割或磨损安全绳开始时刻直至设定时刻或消防安全绳破断时刻，刃具所经过的角位移。本装置既可自动测量消防安全绳破断时刃具旋转的圈数，也可将消防安全绳切割或磨损设定圈数后再进行后续其他试验。

Description

消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置

技术领域

本发明属于测试装备领域，具体涉及一种消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置。

背景技术

消防安全绳是一种公安消防部队普遍配备和广泛使用的救援器材。在高层建筑、受限空间、水面和山岳等环境的救援任务中，用于人员的搭救和保护，因此消防安全绳是一种关乎消防员和被救援人员生命安全的重要器材。公安行业标准GA494-2004《消防用防坠落装备》是目前国内唯一对消防安全绳性能做出规定的标准。该标准仅对消防安全绳的断裂强度、延伸率和耐高温性能做出了规定。然而在消防部队的实际使用过程中，由于救援场所中存在的玻璃碎片、瓷砖破口和金属钢窗等尖锐物体对消防安全绳进行切割，岩石、混凝土块、水泥地面等物体也会对消防安全绳进行磨损，严重影响了消防安全绳的安全性，甚至危及消防员和被救援人员的生命安全。因此，消防安全绳的抗切割性能和耐磨性能也都是衡量消防安全绳安全性的重要指标。到目前为止，国内还没有能对消防安全绳的抗切割性能和耐磨性能进行定量测试的装置。

由于消防安全绳抗切割性能测试和径向耐磨性能测试的方法基本一致，仅是测试时使用的刃具不同，因此同一台装置既能进行消防安全绳抗切割性能测试，又能进行径向耐磨性能测试，是完全可以实现的。

经对现有技术文献的检索，未发现有关消防安全绳抗切割性能自动测试装置的资料，也没有发现有关消防安全绳耐磨性能自动测试装置的资料，更没有发现有关既能进行消防安全绳抗切割性能自动测试，又能进行消防安全绳耐磨性能自动测试的装置的资料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置。

本发明提出的消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置，由消防安全绳张紧系统、刃具高度实时补偿系统、传动系统和自动控制测量系统组成，其中：

所述消防安全绳张紧系统包括重物1、绳索夹具2、消防安全绳3、导向滑轮组8、手轮12和螺杆13，消防安全绳3一端由绳索夹具2与重物1相连，另一端绕过导向滑轮组8，与螺杆13上端相连；导向滑轮组8由两个处于同一水平面的滑轮组成，消防安全绳3在两个滑轮之间形成一段水平段；手轮12安装于螺杆13上；测试时，通过调节手轮12调节螺杆13的高度，螺杆13拉动消防安全绳3，将重物1提升离开地面，在重物1的重力作用下，消防安全绳3的水平段被张紧；

所述刃具高度实时补偿系统包括刃具托架4、轴承5、刃具主轴6、刃具7、压力传感器组9、步进电机11和轴承座19，刃具7安装在刃具主轴6上，刃具主轴6由轴承5和轴承座19支承，轴承座19安装于刃具托架4之上；轴承5和轴承座19之间安装有压力传感器组9，步进电机11与刃具托架4相连；测试时，压力传感器组9实时采集刃具7对消防安全绳3所施加的向上压力的大小，并将压力值传给自动控制测量系统的PLC和工控机18；自动控制测量系统根据向上压力变化的大小，计算刃具高度补偿量，并将计算结果转化成信号传给步进电机11；并由步进电机11驱动刃具托架4整体上升或下降，安装于刃具托架4之上的刃具主轴6和刃具7随之上升或下降，实时补偿刃具7的高度变化，保证刃具7对消防安全绳3的向上压力保持不变；

所述传动系统包括主变频电机14、皮带轮组15和皮带张紧轮16，皮带轮组15由两个皮带轮和皮带组成，皮带轮组15的一个皮带轮与主变频电机14连接，皮带轮组15的另一个皮带轮与刃具主轴6连接；皮带张紧轮16位于皮带轮组15的两个皮带轮之间，与皮带轮组15的皮带表面接触；测试时，刃具主轴6的高度变化时，与之相连的皮带轮组15的皮带轮高度随之变化，则皮带张紧轮16与皮带轮组15的皮带的接触面随之变化，从而保持皮带轮组15的皮带始终张紧；

所述自动控制测量系统包括接近开关10、角位移编码器17及PLC和工控机18，角位移编码器17安装于刃具主轴6上；接近开关10安装于重物1和地面之间，PLC和工控机18分别与压力传感器组9、接近开关10、步进电机11、主变频电机14和角位移编码器17连接。

本发明中，消防安全绳张紧系统将消防安全绳的水平段张紧；刃具在消防安全绳的水平段下方对消防安全绳施加一个向上的压力；当刃具切割或磨损消防安全绳的过程中，刃具高度实时补偿系统根据切割或磨损的情况，自动调节刃具的高度，以保证刃具对消防安全绳施加向上压力保持不变；传动系统将主变频电机的动力传递至刃具，使刃具按设定转速旋转，皮带轮组无打滑的现象；自动控制测量系统可控制装置整体的自动运行，并能测量从切割或磨损安全绳开始时刻至设定时刻或消防安全绳破断时刻，刃具所经过的角位移。

本发明中，若进行消防安全绳抗切割性能测试，则所选用的刃具为圆刃刀片，若进行消防安全绳径向耐磨性能测试，则所选用的刃具为磨轮；圆刃刀片或磨轮的直径也可以根据试验需要进行选择。

本发明中，所述刃具高度可自动调节，是指刃具安装于刃具主轴之上，刃具主轴由轴承和轴承座固定，轴承座安装在刃具托架上，刃具托架与步进电机相连，步进电机的正反向旋转可自动调节刃具托架的高度，从而自动调节了刃具的高度。

本发明中，所述可使消防安全绳的水平段受到一个恒定的垂直向上压力，是指安装于轴承座上的压力传感器组，可实时测量消防安全绳施加于刃具的作用力，该作用力反馈给自动控制测量系统，自动控制测量系统计算步进电机的进给量，步进电机进给补偿刃具的高度不足，直至作用力达到设定的压力，从而使消防安全绳保持受到一个恒定的垂直向上压力。

本发明中，所述传动系统，是指主变频电机与刃具主轴之间通过皮带传动，皮带中部装有一个皮带张紧轮，皮带张紧轮使得当刃具主轴高度变化时皮带始终保持张紧状态。主变频电机的转速是可调的。

本发明中，所述自动控制测量系统，是指系统可控制装置整体的自动运行，并能测量从切割或磨损安全绳开始时刻至设定时刻或消防安全绳破断时刻，刃具所经过的角位移。当进行破断测试时，接近开关测量消防安全绳破断的时刻，角位移编码器测量刃具开始切割或磨损时刻至消防安全绳破断时刻，刃具所经过的角位移。进行非破断测试时，角位移编码器测量到设定时刻，刃具所经过的角位移。

本发明工作时，首先根据测试需求选择刃具为圆刃单片或是磨轮，并将刃具安装于刃具主轴；将消防安全绳安装于消防安全绳张紧系统，调节手轮使重物下底面高度超过接近开关的高度；预先设定好刃具对消防安全绳的向上压力值；预先设定好刃具旋转的圈数或是消防安全绳被切断。其次，调节刃具高度，待刃具与消防安全绳接触后，实时读取压力传感器组的读数，调节至压力传感器组的读数达到预定压力值。然后启动主变频电机，经传动系统将动力传至刃具主轴，刃具开始旋转并切割或磨损消防安全绳，角位移编码器开始计数。随着切割或磨损的过程，刃具高度实时补偿系统根据压力传感器组的读数变化，自动调节刃具高度保证对消防安全绳的压力维持预定压力值。最后，当刃具旋转圈数到达预先设定圈数或消防安全绳被切断，自动控制测量系统根据预先设定圈数或接近开关的信号，停止主变频电机，角位移编码器停止计数，并显示刃具旋转过的角位移。

本发明具有以下特点及效果：1、实现了消防安全绳的抗切割性能自动测试，通过更换刃具，还能实现消防安全绳的径向耐磨性能自动测试。2、既可自动测量消防安全绳破断时刃具旋转的圈数，也可将消防安全绳切割或磨损设定圈数后再进行后续其他试验。3、消防安全绳的张紧力可调整，因此可模拟不同应用场合下的张紧力，对消防安全绳的抗切割性能和径向耐磨性能进行测试。4、刃具的高度可根据消防安全绳切割或磨损的状况自动调整，保证刃具对消防安全绳的向上压力为恒定值。5、主变频电机和刃具主轴之间装有一个皮带张紧轮，当刃具主轴的高度变化时，保证传动皮带始终处于张紧状态，提高了传动效率。

附图说明

图1为本发明主示意图。

图2为本发明示意图右视图。

图3为本发明示意图俯视图。

图中标号：1是重物，2是绳索夹具，3是消防安全绳，4是刃具托架，5是轴承，6是刃具主轴，7是刃具，8是导向滑轮组，9是压力传感器组，10是接近开关，11是步进电机，12是手轮，13是螺杆，14是主变频电机，15是皮带轮组，16是皮带张紧轮，17是角位移编码器，18是PLC和工控机，19是轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1，如图1所示，消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置由消防安全绳张紧系统、刃具高度实时补偿系统、传动系统和自动控制测量系统组成，其中：

消防安全绳张紧系统包括重物1、绳索夹具2、消防安全绳3、导向滑轮组8、手轮12和螺杆13，刃具高度实时补偿系统包括刃具托架4、轴承5、刃具主轴6、刃具7、压力传感器组9、步进电机11和轴承座19，传动系统包括主变频电机14、皮带轮组15和皮带张紧轮16，皮带轮组15由两个皮带轮和皮带组成，皮带轮组15的一个皮带轮与主变频电机14连接，皮带轮组15的另一个皮带轮与刃具主轴6连接；皮带张紧轮16位于皮带轮组15的两个皮带轮之间，与皮带轮组15的皮带表面接触；自动控制测量系统包括接近开关10、角位移编码器17及PLC和工控机18，角位移编码器17安装于刃具主轴6上；接近开关10安装于重物1和地面之间，PLC和工控机18分别与压力传感器组9、接近开关10、步进电机11、主变频电机14和角位移编码器17连接。

在图1所示装置上进行消防安全绳抗切割性能自动测试。首先在刃具主轴6上安装圆刃刀片7，将消防安全绳3一端由绳索夹具2与重物1相连，另一端绕过导向滑轮组8与螺杆13相连，通过调节手轮12来调节重物1离开地面的高度，使重物1底面的高度超过接近开关10的高度；同时设定圆刃刀片7对消防安全绳3的向上压力值和测试类型是测量消防安全绳3被切断时圆刃刀片7所经过的角位移。其次，调节圆刃刀片7高度，并实时读取压力传感器组9的读数，至压力传感器组9的读数达到设定压力值。然后启动主变频电机14，通过皮带轮组15将动力传至刃具主轴6，圆刃刀片7开始切割消防安全绳3，同时角位移编码器17开始计数。随着消防安全绳3被切割，压力传感器组9实时采集压力值的变化，并反馈给PLC和工控机18，PLC和工控机18计算得到刃具高度补偿量，并将补偿量传给步进电机11，步进电机11通过调整刃具托架4的高度来补偿圆刃刀片7的高度，圆刃刀片7对消防安全绳3的压力保持预定值。在刃具托架4高度调整的过程中，皮带张紧轮16保证皮带轮组15张紧。最后当消防安全绳3被切断时，下落的重物1触发接近开关10，使得主变频电机14停机，同时角位移编码器17停止计数，PLC和工控机18显示圆刃刀片7所经过的角位移。

Claims (2)

1.一种消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置，由消防安全绳张紧系统、刃具高度实时补偿系统、传动系统和自动控制测量系统组成，其特征在于：

所述消防安全绳张紧系统包括重物(1)、绳索夹具(2)、消防安全绳(3)、导向滑轮组8、手轮(12)和螺杆(13)，消防安全绳(3)一端由绳索夹具(2)与重物(1)相连，另一端绕过导向滑轮组(8)，与螺杆(13)上端相连；导向滑轮组(8)由两个处于同一水平面的滑轮组成，消防安全绳(3)在两个滑轮之间形成一段水平段；手轮(12)安装于螺杆(13)上；测试时，通过调节手轮(12)调节螺杆(13)的高度，螺杆(13)拉动消防安全绳(3)，将重物(1)提升离开地面，在重物(1)的重力作用下，消防安全绳(3)的水平段被张紧；

所述刃具高度实时补偿系统包括刃具托架(4)、轴承(5)、刃具主轴(6)、刃具(7)、压力传感器组(9)、步进电机(11)和轴承座(19)，刃具(7)安装在刃具主轴(6)上，刃具主轴(6)由轴承(5)和轴承座(19)支承，轴承座(19)安装于刃具托架(4)之上；轴承(5)和轴承座(19)之间安装有压力传感器组(9)，步进电机(11)与刃具托架(4)相连；测试时，压力传感器组(9)实时采集刃具(7)对消防安全绳(3)施加的向上压力的大小，并将压力值传给自动控制测量系统的PLC和工控机(18)；自动控制测量系统根据向上压力变化的大小，计算刃具高度补偿量，并将计算结果转化成信号传给步进电机(11)；并由步进电机(11)驱动刃具托架(4)整体上升或下降，安装于刃具托架(4)之上的刃具主轴(6)和刃具(7)随之上升或下降，实时补偿刃具(7)的高度变化，保证刃具(7)对消防安全绳(3)的向上压力保持不变；

所述传动系统包括主变频电机(14)、皮带轮组(15)和皮带张紧轮(16)，皮带轮组(15)由两个皮带轮和皮带组成，皮带轮组(15)的一个皮带轮与主变频电机(14)连接，皮带轮组(15)的另一个皮带轮与刃具主轴(6)连接；皮带张紧轮(16)位于皮带轮组(15)的两个皮带轮之间，与皮带轮组(15)的皮带表面接触；测试时，当刃具主轴(6)的高度变化时，与之相连的皮带轮组(15)的皮带轮高度随之变化，则皮带张紧轮(16)与皮带轮组(15)的皮带的接触面随之变化，保持皮带轮组(15)的皮带始终张紧；

所述自动控制测量系统包括接近开关(10)、角位移编码器(17)及PLC和工控机(18)，角位移编码器(17)安装于刃具主轴(6)上；接近开关(10)安装于重物(1)和地面之间，PLC和工控机(18)分别与压力传感器组(9)、接近开关(10)、步进电机(11)、主变频电机(14)和角位移编码器(17)连接。

2.根据权利要求1所述的消防安全绳抗切割性能及径向耐磨性能自动测试装置，其特征在于所述刃具(7)为圆刃刀片或磨轮。

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