CN102445295B - 一种三棱套筒式钢丝绳张力检测装置及方法 - Google Patents

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一种三棱套筒式钢丝绳张力检测装置及方法，装置包括扣压在钢丝绳上的三棱套筒式张力感应板，三棱套筒式张力感应板的三个面与钢丝绳相接触位置处间隔设有多个电阻应变片，三棱套筒式张力感应板的外部设有上下部扣合在钢丝绳上的中空矩形卡罩，中空矩形卡罩的内侧底部设有信号处理器。利用扣压在钢丝绳上的三棱套筒式张力感应板，将钢丝绳在张力作用下的径向收缩和扩张转变为三棱套筒式张力感应板外壁上沿中轴线布置的电阻应变片的电压变化，通过信号处理器检测电阻应变片的输出电压变化，计算出钢丝绳的张力变化，再通过射频器将钢丝绳的张力数据传送给工控机，实现对钢丝绳张力的检测。其结构简单，操作方便，检测效率高，相应速度快。

Description

一种三棱套筒式钢丝绳张力检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种三棱套筒式钢丝绳张力检测装置及方法，尤其适用于圆股钢丝绳的张力检测。
背景技术
钢丝绳作为提升、牵引、承载机构的关键组成部分，广泛应用于矿井提升、桥梁悬吊、架空索道等场合，其张力直接反应设备的运行状态。目前钢丝绳张力检测主要采用以下三种方式：一是将传感器串接于钢丝绳的直接检测法；二是采用三点弯曲法检测钢丝绳横向力的间接检测法；三是利用张力与钢丝绳振动频率、行波传播速度之间关系的振波法。公开号为CN 200810185697.9的绳索张力测定装置，利用三点弯曲法，测量电梯曳引绳的张力。授权号为CN 1060135C的电梯的吊索张力测定装置，利用行波的传播速度，检测吊索的张力。这些方法存在以下问题：一是破坏钢丝绳的整体性；二是额外施力于钢丝绳上，影响其力学性能；三是安装复杂，检测效率低。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、力学性能、安装方便、检测效率高的三棱套筒式钢丝绳张力检测装置及方法。
技术方案：本发明的三棱套筒式钢丝绳张力检测装置，包括扣压在钢丝绳上的三棱套筒式张力感应板，三棱套筒式张力感应板由V形板、经内紧固螺栓固定扣合在V形板上的一字形板构成，三棱套筒式张力感应板的截面为等边三角形，三棱套筒式张力感应板的三个面与钢丝绳相接触位置处间隔设有多个电阻应变片，三棱套筒式张力感应板的外部设有上下部扣合在钢丝绳上的中空矩形卡罩，中空矩形卡罩与钢丝绳的扣合处设有橡胶垫，中空矩形卡罩内壁一侧经内螺钉与三棱套筒式张力感应板相固定，中空矩形卡罩的外壁经外紧固螺栓固定连接，中空矩形卡罩的内侧底部设有信号处理器。
所述的三棱套筒式张力感应板的材质由含碳量为0.5%～0.8%的优质碳素钢制成；所述的等边三角形的内切圆直径为钢丝绳直径的90%～95%；所述的多个电阻应变片为6～10个。
本发明的三棱套筒式钢丝绳张力检测装置的方法，包括如下步骤：
a、将三棱套筒式张力感应板扣压在钢丝绳上，通过内紧固螺栓固定，在三棱套筒式张力感应板的三个面与钢丝绳相接触位置表面间隔设置多个电阻应变片，将多个电阻应变片的引线连接到信号处理器上，通过内螺钉将三棱套筒式张力感应板固定在中空矩形卡罩的内壁上，再通过外紧固螺栓将中空矩形卡套固定，使中空矩形卡套上下部扣合在钢丝绳上；
b、当钢丝绳在张力作用下的径向收缩和扩张时，三棱套筒式张力感应板的各个外壁相应地沿钢丝绳的径向收缩和扩张，三棱套筒式张力感应板的应变会导致电阻应变片输出电压的变化，这时信号处理器采集各电阻应变片的输出电压变化值；
c、设定施加张力下的设定变化值为                                               
Figure 2011104177647100002DEST_PATH_IMAGE002
，通过信号处理器检测出各电阻应变片输出在设定变化值为
Figure 854955DEST_PATH_IMAGE002
下的总的输出电压变化为
Figure 2011104177647100002DEST_PATH_IMAGE004
；
d、对钢丝绳施加张力，通过信号处理器检测出的电阻应变片受力时的电阻应变片的总检测电压变化值
Figure 2011104177647100002DEST_PATH_IMAGE006
，由下式： 
Figure 2011104177647100002DEST_PATH_IMAGE008
得到检测出的钢丝绳的张力检测变化值
Figure 2011104177647100002DEST_PATH_IMAGE010
；
e、通过信号处理器将钢丝绳的张力数据传送给工控机，完成对钢丝绳张力的检测。
有益效果：本发明利用扣压在钢丝绳上的三棱套筒式张力感应板，将钢丝绳在张力作用下的径向收缩和扩张转变为三棱套筒式张力感应板外壁上沿中轴线布置的电阻应变片的电压变化，信号处理器检测电阻应变片的输出电压变化，计算出钢丝绳的张力变化，最后通过射频器将钢丝绳的张力数据传送给工控机，完成对钢丝绳张力的检测。与已有技术相比，不会破坏钢丝绳的整体性，不影响钢丝绳的力学性能，安装简单，检测效率高，能够对各种圆股钢丝绳的张力实现准确检测。该装置能够对各种圆股钢丝绳的张力实现准确检测，其结构简单，操作方便，检测速度快，具有广泛的应用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的横截面示意图。
图中：1-钢丝绳，2-橡胶垫，3-中空矩形卡罩，4-三棱套筒式张力感应板，5-电阻应变片，6-内紧固螺栓，7-内螺钉，8-外紧固螺栓，9-信号处理器。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的三棱套筒式钢丝绳张力检测装置，包括扣压在钢丝绳1上的三棱套筒式张力感应板4，三棱套筒式张力感应板4的材质为强度和韧性都较好的含碳量为0.5%～0.8%的优质碳素钢制成。三棱套筒式张力感应板4由V形板、经内紧固螺栓6固定扣合在V形板上的一字形板构成，三棱套筒式张力感应板4的截面为等边三角形，等边三角形的内切圆直径为钢丝绳1直径的90%～95%。三棱套筒式张力感应板4的三个面与钢丝绳1相接触位置处间隔设有6～10个电阻应变片5，三棱套筒式张力感应板4的外部设有上下部扣合在钢丝绳1上的中空矩形卡罩3，中空矩形卡罩3与钢丝绳1的扣合处设有橡胶垫2，中空矩形卡罩3内壁一侧经内螺钉7与三棱套筒式张力感应板4相固定，中空矩形卡罩3的外壁经外紧固螺栓8固定连接，中空矩形卡罩3的内侧底部设有信号处理器9。
本发明三棱套筒式钢丝绳张力检测装置的方法，首先，将三棱套筒式张力感应板4扣压在钢丝绳1上，通过内紧固螺栓6固定，在三棱套筒式张力感应板4的三个面与钢丝绳1相接触位置表面间隔设置多个电阻应变片5，将多个电阻应变片5的引线连接到信号处理器9上，通过内螺钉7将三棱套筒式张力感应板4固定在中空矩形卡罩3一侧的内壁上，再通过外紧固螺栓8将中空矩形卡套3固定，使中空矩形卡套3上下部扣合在钢丝绳1上；由于三棱套筒式张力感应板4扣压在钢丝绳1上，钢丝绳1在张力作用下的径向收缩和扩张会使三棱套筒式张力感应板4的各个外壁相应地沿钢丝绳1的径向收缩和扩张，而三棱套筒式张力感应板4的应变会导致电阻应变片5输出电压的变化。当钢丝绳1在张力作用下的径向收缩和扩张时，三棱套筒式张力感应板4的各个外壁相应地沿钢丝绳1的径向收缩和扩张，三棱套筒式张力感应板4的应变会导致电阻应变片5输出电压的变化，这时信号处理器9采集各电阻应变片5的输出电压变化值；设定施加张力下的变化值为
Figure 165982DEST_PATH_IMAGE002
，通过信号处理器9检测出各电阻应变片5输出在设定变化值为
Figure 999946DEST_PATH_IMAGE002
下的总的输出电压变化为
Figure 950584DEST_PATH_IMAGE004
；然后，对钢丝绳1施加张力，通过信号处理器9检测出的电阻应变片5受力时的电阻应变片5的总检测电压变化值
Figure 833089DEST_PATH_IMAGE006
，由下式： 
Figure 185573DEST_PATH_IMAGE008
得到检测出的钢丝绳1的张力检测变化值
Figure 128121DEST_PATH_IMAGE010
；最后，通过信号处理器9将钢丝绳的张力数据传送给工控机，实现对钢丝绳1张力的检测。

Claims (2)

1.一种三棱套筒式钢丝绳张力检测装置，包括扣压在钢丝绳（1）上的三棱套筒式张力感应板（4），三棱套筒式张力感应板（4）的三个面与钢丝绳（1）相接触位置处间隔设有多个电阻应变片（5），三棱套筒式张力感应板（4）的外部设有上下部扣合在钢丝绳（1）上的中空矩形卡罩（3），中空矩形卡罩（3）与钢丝绳（1）的扣合处设有橡胶垫（2），其特征在于：三棱套筒式张力感应板（4）由V形板、经内紧固螺栓（6）固定扣合在V形板上的一字形板构成，三棱套筒式张力感应板（4）的截面为等边三角形，中空矩形卡罩（3）内壁一侧经内螺钉（7）与三棱套筒式张力感应板（4）相固定，中空矩形卡罩（3）的外壁经外紧固螺栓（8）固定连接，中空矩形卡罩（3）的内侧底部设有信号处理器（9）；所述的三棱套筒式张力感应板（4）的材质由含碳量为0.5%～0.8%的优质碳素钢制成；所述的等边三角形的内切圆直径为钢丝绳（1）直径的90%～95%；所述的多个电阻应变片（5）为6～10个。
2.一种使用权利要求1所述三棱套筒式钢丝绳张力检测装置的方法，包括将三棱套筒式张力感应板（4）扣压在钢丝绳（1）上，通过内紧固螺栓（6）固定，在三棱套筒式张力感应板（4）的三个面与钢丝绳（1）相接触位置表面间隔设置多个电阻应变片（5），将多个电阻应变片（5）的引线连接到信号处理器（9）上，通过内螺钉（7）将三棱套筒式张力感应板（4）固定在中空矩形卡罩（3）的内壁上，再通过外紧固螺栓（8）将中空矩形卡套（3）固定，使中空矩形卡套（3）上下部扣合在钢丝绳（1）上；其特征在于：
a、当钢丝绳（1）在张力作用下的径向收缩和扩张时，三棱套筒式张力感应板（4）的各个外壁相应地沿钢丝绳（1）的径向收缩和扩张，三棱套筒式张力感应板（4）的应变会导致电阻应变片（5）输出电压的变化，这时信号处理器（9）采集各电阻应变片（5）的输出电压变化值；
b、设定施加张力下的设定变化值为                                                
Figure 2011104177647100001DEST_PATH_IMAGE001
，通过信号处理器（9）检测出各电阻应变片（5）输出在设定变化值为
Figure 823784DEST_PATH_IMAGE001
下的总的输出电压变化为
Figure 603521DEST_PATH_IMAGE002
；
c、对钢丝绳（1）施加张力，通过信号处理器（9）检测出的电阻应变片（5）受力时的电阻应变片（5）的总检测电压变化值
Figure 2011104177647100001DEST_PATH_IMAGE003
，由下式： 
Figure 998730DEST_PATH_IMAGE004
得到检测出的钢丝绳（1）的张力检测变化值
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
d、通过信号处理器（9）将钢丝绳的张力数据传送给工控机，完成对钢丝绳（1）张力的检测。
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