CN102798729B - 定滑轮测力测速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢丝绳拉力绳速测量装置。该测量装置可以实现对钢丝绳拉力和绳速的同时测量。它包括安装底座(1)，心轴安装支座(2)，支座连接螺栓(3)，心轴(4)，压注式油杯(5)，滑轮安装板(6)，测速机构(7)，钢丝绳(8)，测力传感器支承座固定螺母(10)，限位销(11)，限位开槽螺母(12)，限位杆(13)，测力传感器支承座(14)，测力传感器(15)，测力传感器连接螺栓(16)。其中心轴安装支座(2)，心轴(4)，滑轮安装板(6)，测力传感器支承座固定螺母(10)，测力传感器支承座(14)，测力传感器(15)组成一个杠杆结构的测力机构。钢丝绳通过测速机构将拉力传递给测力机构，由测力传感器测出拉力，同时钢丝绳带动测速机构转动，由测速机构测出钢丝绳绳速。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种钢丝绳拉力绳速测量装置，具体地说是一种可以实现钢丝绳拉力与绳速的同时测量的装置。
(二)背景技术
在现代桥梁建设、高层建筑施工、工程设备吊装、采矿业等工程中，大量使用到钢丝绳。其中煤炭行业中使用的钢丝绳占我国钢丝绳产量的一半左右。由于它经常处于磨损、磨擦、潮湿、腐蚀、过载等工作环境中，使得煤矿从井下每提升10万吨煤，平均需耗用5吨左右钢丝绳。由于对钢丝绳的认识不够各地大都发生过断绳跑车事故，给人身安全和经济造成了很大损失。而在煤矿业中钢丝绳通常都是作为绞车提升绳索使用的，因此绞车是井下使用比较频繁的设备之一。煤矿业中经常需要用绞车对井下液压支架设备进行移动，而液压支架经常会无轨道移动，其受力极其不均衡有时会受高于安全系数几倍的力，所以会使钢丝绳由于过载而断裂或把绞车拉跑。不仅造成了时间的浪费和经济的损失，更重要的是容易造成人员的伤亡。因此，在绞车出厂前和维修后需要对其进行性能测试，即需要测量绞车钢丝绳的拉力和绳速，以满足工程技术要求，确保安全施工。
目前，宝鸡石油机械有限责任公司和天津工程机械研究院都已申请了有关绞车钢丝绳拉力绳速测量的专利：[1]铺管绞车钢丝绳测量方法与测量装置，20091021885.6；[2]铺管绞车钢丝绳测量装置，200920245119.X；[3]一种绞车钢丝绳张力测量装置与其测量方法，201010585118.7。专利1与专利2均为宝鸡石油机械有限责任公司申请，专利1为发明专利，专利2为实用新型，两项专利中的测量装置的原理、结构、实施方法都相同，采用电磁式转速传感器与齿圈配合测量绳速，采用应变式传感器测量心轴的变形的方法测量拉力。专利3为天津工程机械研究院申请的发明专利，采用测速传感器测量卷筒转速的方法测量绳速，采用称重传感器测量卷筒支座支反力的方法测量拉力，其转速传感器和称重传感器均安装在卷筒系统上，由于出绳的角度和方向的变化，使得测量计算很复杂。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种钢丝绳拉力绳速测量装置。该测量装置可以实现对钢丝绳拉力和绳速的同时测量。
本发明的目的是这样实现的：
它包括安装底座1，心轴安装支座2，支座连接螺栓3，心轴4，压注式油杯5，滑轮安装板6，测速机构7，钢丝绳8，称重传感器支承座固定螺母10，限位销11，限位开槽螺母12，限位杆13，测力传感器支承座14，测力传感器15，测力传感器连接螺栓16。
安装底座1为测量装置提供安装基础，同时设计有与被测机构连接的接口。心轴安装支座2通过连接螺栓3与安装底座1连接，并与心轴4间隙配合，其顶部有压注式油杯5，为心轴4的转动提供润滑。滑轮安装板6一端与心轴4为间隙配合，另一端与测力传感器支承座14连接，其上设计有滑轮安装孔9。测速结构7通过螺栓与滑轮安装板6连接，其具体结构见图3。限位销11，限位开槽螺母12，限位杆13组成限位结构，在保证滑轮安装板可以绕心轴4自由转动的同时，防止滑轮安装板6翻转。测力传感器支承座14上端通过测力传感器支承座固定螺母10与滑轮安装板6固定在一起，下端有一球面凹槽，可以保证与称重传感器15的接触。测力传感器15通过球面副与测力传感器支承座14接触，下端通过连接螺栓16与安装底座1连接。
所述定滑轮测力测速装置的结构特征是：心轴安装支座2，心轴4，滑轮安装板6，测力传感器支承座14，测力传感器15组成一个杠杆结构的测力机构。
必须指出的是所述定滑轮测力测速装置的测力传感器15采用称重传感器。
所述定滑轮测力测速装置的测速机构3包括左支座17，止动板18，止动板连接螺栓19，端盖板20，端盖板连接螺栓21，测速传感器22，滑轮23，轴承24，轴25，压注式油杯26，右支座27，机构安装螺栓28。
左支座17，右支座27通过机构安装螺栓28将测速机构安装在滑轮安装板6上。止动板18通过止动板连接螺栓19与左支座17相连，并通过一个凸型机构与端盖板20的凹槽接触。端盖板20通过端盖板连接螺栓21与轴25相连。测速传感器22安装在左支座17和右支座27上，左右对称布置4个。滑轮23通过轴承24与轴25连接，其左右端面上圆周均布有凹槽。轴25一端连接有一个压注式油杯26，保证轴承24的润滑。
所述定滑轮测力测速装置的测速机构的轴承24采用双列圆锥滚子轴承。
所述定滑轮测力测速装置的测速机构测速传感器22采用霍尔传感器。
(四)附图说明
图1是本发明的定滑轮测力测速装置总图的三维图；
图2是本发明的定滑轮测力测速装置总图的主视图；
图3是本发明的定滑轮测力测速装置的测速机构结构图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，图2，定滑轮测力测速装置由安装底座1，心轴安装支座2，支座连接螺栓3，心轴4，压注式油杯5，滑轮安装板6，测速机构7，钢丝绳8，称重传感器支承座固定螺母10，限位销11，限位开槽螺母12，限位杆13，测力传感器支承座14，测力传感器15，测力传感器连接螺栓16组成。
安装底座1为测量装置提供安装基础，同时设计有与被测机构连接的接口。心轴安装支座2通过连接螺栓3与安装底座1连接，并与心轴4间隙配合，其顶部有压注式油杯5，为心轴4的转动提供润滑。滑轮安装板6一端与心轴4为间隙配合，另一端与测力传感器支承座14连接，其上设计有滑轮安装孔9。测速结构7通过螺栓与滑轮安装板6连接，其具体结构见图3。限位销11，限位开槽螺母12，限位杆13组成限位结构，在保证滑轮安装板可以绕心轴4自由转动的同时，防止滑轮安装板6翻转。测力传感器支承座14上端通过测力传感器支承座固定螺母10与滑轮安装板6固定在一起，下端有一球面凹槽，可以保证与称重传感器15的接触。测力传感器15通过球面副与测力传感器支承座14接触，下端通过连接螺栓16与安装底座1连接。
必须指出的是测力传感器15采用称重传感器。
所述的定滑轮测力测速装置中，心轴安装支座2，心轴4，滑轮安装板6，测力传感器支承座14，测力传感器15组成测力机构，其测力方法为：心轴安装支座2，心轴4，滑轮安装板6，测力传感器支承座14，测力传感器15组成一个杠杆结构，滑轮安装板6可以绕着心轴4自由转动。测速机构3将钢丝绳拉力传递给滑轮安装板6，再由测力传感器15测出。
所述的测力机构的测力方法，其特点是：测速机构3可以选择不同的安装孔9安装在滑轮安装板上的不同位置，通过改变测速机构3的安装位置可以改变测力传感器15在杠杆结构中的力臂大小。可以实现在不更换传感器的情况下改变测量装置的测量范围，也可以实现用较小的传感器测量较大的力。
结合图3，测速机构3由左支座17，止动板18，止动板连接螺栓19，端盖板20，端盖板连接螺栓21，测速传感器22，滑轮23，轴承24，轴25，压注式油杯26，右支座27，机构安装螺栓28组成。
左支座17，右支座27通过机构安装螺栓28将测速机构安装在滑轮安装板6上。止动板18通过止动板连接螺栓19与左支座17相连，并通过一个凸型机构与端盖板20的凹槽接触。端盖板20通过端盖板连接螺栓21与轴25相连。测速传感器22安装在左支座17和右支座27上，左右对称布置4个。滑轮23通过轴承24与轴25连接，其左右端面上圆周均布有凹槽。轴25一端连接有一个压注式油杯26，保证轴承24的润滑。
必须指出的是轴承24采用双列圆锥滚子轴承，测速传感器22采用霍尔传感器。
所述测速机构3的测速方法为：
钢丝绳8在摩擦力作用下带动滑轮23转动，滑轮23转动时，当凹槽正对测速传感器22时，传感器输出低电平，通过计量单位时间内测速传感器22的脉冲数量，测得定滑轮23的转速，再根据滑轮23的直径计算转化为钢丝绳8的绳速。其计算公式为：式中：v为钢丝绳即时速度，d为滑轮直径，n为单位时间(1s)内测速传感器产生的脉冲数，m为滑轮侧面的凹槽数。
Claims (7)
1.一种定滑轮测力测速装置，包括安装底座(1)，心轴安装支座(2)，支座连接螺栓(3)，心轴(4)，压注式油杯(5)，滑轮安装板(6)，测速机构(7)，钢丝绳(8)，测力传感器支承座固定螺母(10)，限位销(11)，限位开槽螺母(12)，限位杆(13)，测力传感器支承座(14)，测力传感器(15)，测力传感器连接螺栓(16)；
安装底座(1)为测量装置提供安装基础，同时设计有与被测机构连接的接口；心轴安装支座(2)通过支座连接螺栓(3)与安装底座(1)连接，并与心轴(4)间隙配合，其顶部有压注式油杯(5)，为心轴(4)的转动提供润滑；滑轮安装板(6)一端通过一个安装孔与心轴(4)为间隙配合，另一端与测力传感器支承座(14)连接，其上设计有滑轮安装孔(9)；测速机构(7)通过螺栓与滑轮安装板(6)连接；限位销(11)，限位开槽螺母(12)，限位杆(13)组成限位结构，在保证滑轮安装板可以绕心轴(4)自由转动的同时，防止滑轮安装板(6)翻转；测力传感器支承座(14)上端通过测力传感器支承座固定螺母(10)与滑轮安装板(6)固定在一起，下端有一球面凹槽，可以保证与测力传感器(15)的接触；测力传感器(15)通过球面副与测力传感器支承座(14)接触，下端通过测力传感器连接螺栓(16)与安装底座(1)连接。
2.如权利要求1所述的定滑轮测力测速装置，其测力传感器(15)采用称重传感器。
3.如权利要求1所述的定滑轮测力测速装置，其特征在于：心轴安装支座(2)，心轴(4)，滑轮安装板(6)，测力传感器支承座(14)，测力传感器(15)组成测力机构，其测力方法为：心轴安装支座(2)，心轴(4)，滑轮安装板(6)，测力传感器支承座(14)，测力传感器(15)组成一个杠杆结构，滑轮安装板(6)可以绕着心轴(4)自由转动；测速机构(7)将钢丝绳拉力传递给滑轮安装板(6)，再由测力传感器(15)测出。
4.如权利要求1所述的定滑轮测力测速装置，其测速机构(7)包括左支座(17)，止动板(18)，止动板连接螺栓(19)，端盖板(20)，端盖板连接螺栓(21)，测速传感器(22)，定滑轮(23)，轴承(24)，轴(25)，压注式油杯(26)，右支座(27)，机构安装螺栓(28)；
左支座(17)，右支座(27)通过机构安装螺栓(28)将测速机构安装在滑轮安装板(6)上，止动板(18)通过止动板连接螺栓(19)与左支座(17)相连，并通过一个凸型机构与端盖板(20)的凹槽接触；端盖板(20)通过端盖板连接螺栓(21)与轴(25)相连，测速传感器(22)安装在左支座(17)和右支座(27)上，左右对称布置4个；定滑轮(23)通过轴承(24)与轴(25)连接，其左右端面上圆周均布有凹槽；轴(25)一端连接有一个压注式油杯(26)，保证轴承(24)的润滑。
5.如权利要求4中所述的定滑轮测力测速装置，其轴承(24)采用双列圆锥滚子轴承，测速传感器(22)采用霍尔传感器。
6.如权利要求4所述的定滑轮测力测速装置，其特征在于：钢丝绳(8)在摩擦力作用下带动定滑轮(23)转动，定滑轮(23)转动时，当凹槽正对测速传感器(22)时，传感器输出低电平，通过计量单位时间内测速传感器(22)的脉冲数量，测得定滑轮(23)的转速，再根据定滑轮(23)的直径计算转化为钢丝绳(8)的绳速；其计算公式为：式中：v为钢丝绳即时速度，d为滑轮直径，n为单位时间1s内测速传感器产生的脉冲数，m为滑轮侧面的凹槽数。
7.一种如权利要求3所述的定滑轮测力测速装置的测力方法，其特征在于：测速机构(7)可以选择不同的安装孔(9)安装在滑轮安装板上的不同位置，通过改变测速机构(7)的安装位置可以改变测力传感器(15)在杠杆结构中的力臂大小；可以实现在不更换传感器的情况下改变测量装置的测量范围，也可以实现用较小的传感器测量较大的力。
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