CN104330202A - 一种拉力测力连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拉力测力连接器，包括拉力传感器，拉力传感器的两端分别具有第一、二测力端，第一、二测力端分别对应连接有第一、二传力部件，第一、二传力部件分别与所述的第一、二连接头对应连接，所述第一、第二测力端中的至少一个与其对应连接的所述传力部件是通过球头关节或沿测力连接器径向设置的铰接轴铰接连接的，第一、二传力部件之间设有用于使两者沿测力连接器轴向直线移动配合、在绕测力连接器轴向旋转的旋转方向上止旋配合的导向机构。本发明的测力连接器可减少非敏感方向的力对力值测量引起的影响，从而提高测量精度。

Description

一种拉力测力连接器

本申请是申请日为2011-05-07、申请号为201110116924.4、名称为测力连接器的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于测量绳索或线缆的受力的测力连接器。

背景技术

在工程施工过程中，经常需要精确测量牵引绳、线缆、柔索的张力，以及在施工机具检测中，也需要测量牵引绳、线缆、柔索的张力。现有技术的使用于上述环境中的测力机构，如中国专利公告号CN201780177U所公开的一种缆内拉力测试结构，包括壳体和设置在壳体内的拉力传感器，拉力传感器的两端通过可拆固连有用于和拉力绳连接的传力部件，壳体与其中一个传力部件通过销与长孔的配合而可以轴向相对移动，使用时通过两传力部件带动拉力传感器两端在轴向上相对位移，从而实现拉力测试。此类测力机构的两端仅能在壳体限制的直线移动方向上伸缩位移，该直线移动方向也是拉力传感器的受力敏感方向，当测力机构在受到两端绳索的作用力方向与测力机构移动所在直线偏差较大时或绳索存在回捻扭矩时，拉力传感器将受到较多非敏感方向的力的影响，这将严重影响拉力传感器的测量精度，导致测量不准。

发明内容

本发明的目的是提供能够在连接器两端所受拉力夹角较大或受扭矩时减少误差提高测量精度的测力连接器。

本发明的第一种测力连接器采用如下技术方案：一种测力连接器，包括拉力传感器和用于与绳索连接的第一、二连接头，拉力传感器两端分别具有第一、二测力端，将第一、二测力端受力时的相对位移方向定义为测力连接器轴向，将与测力连接器轴向垂直的平面的延伸方向定义为测力连接器的径向，拉力传感器的第一、二测力端分别对应连接有第一、二传力部件，第一、二传力部件分别与所述的第一、二连接头对应连接，所述拉力传感器的第一、第二测力端中的至少一个与其对应连接的所述传力部件是通过球头关节或沿测力连接器径向设置的铰接轴铰接连接的，第一、二传力部件之间设有用于使两者沿测力连接器轴向直线移动配合、在绕测力连接器轴向旋转的旋转方向上止旋配合的导向机构。 

所述第一、二连接头中的其中至少一个与对应的传力部件转动连接配合。

所述第一、二传力部件中的至少一个具有容纳保护所述拉力传感器的壳体，所述拉力传感器装设在所述壳体中。

所述第一传力部件为套于拉力传感器的第一测力端外围的套筒，套筒上端与第一连接头一体固连，套筒中部通过球头关节或铰接轴与拉力传感器的第一测力端铰接连接，所述第二传力部件包括沿测力连接器轴向延伸的容纳保护所述拉力传感器的筒状壳体，拉力传感器的第二测力端通过下球头关节或铰接轴与壳体铰接；第二连接头上部通过与一个绕壳体轴向旋转的连接转轴的固连而旋转连接于壳体的下部，所述连接转轴通过轴承转动装配于下壳体中，连接转轴的下端从下壳体伸出并与第二连接头固连；所述导向机构是直线导轨。

所述直线导轨包括在上壳体与第一连接头的相对配合面上对应设置的直线沟道及每对相对应的直线沟道中装填的沿上下方向分布的滚珠，所述滚珠跨设在相对应两个直线沟道中，滚珠可沿直线沟道中下移动并阻止所在的两直线沟道相对地绕壳体轴向旋转。 

所述第一传力部件包括容纳保护所述拉力传感器的壳体，所述第一连接头一体连接于壳体的上端，拉力传感器第一测力端通过球头关节或铰接轴与壳体铰接，第二传力部件为转轴，拉力传感器的第二测力端通过球头关节或铰接轴与转轴铰接，转轴下端与第二连接头通过环形沟道内的滚珠转动连接，第一、二传力部件之间的导向机构包括销轴向外延伸的末端、设于壳体的对应位置处的与销轴末端止旋滑动配合的沿轴向延伸的长孔。

本发明的另一种测力连接器采用如下技术方案：一种测力连接器，包括压力传感器和用于与绳索连接的第一、第二两个连接头，压力传感器两端分别具有第一、二测力端，将第一、二测力端受力时的相对位移方向定义为测力连接器轴向，将与测力连接器轴向垂直的平面的延伸方向定义为测力连接器的径向，压力传感器的第一、二测力端分别对应连接有第一、二传力部件，第一、二传力部件分别与两个沿测力连接器轴向相对分布于压力传感器两端的连接头对应连接，所述第一传力部件和第二传力部件具有各自的用于与压力传感器顶压的施力端，第一传力部件的施力端通过一个沿测力连接器轴向延伸的第一连接体与靠近第二测力端的第一连接头连接，第二传力部件的施力端通过一个沿测力连接器轴向延伸的第二连接体与靠近第一测力端的第二连接头连接，第一传力部件与第二传力部件沿测力连接器轴向止旋直线移动配合；

所述的第一传力部件和第二传力部件中的至少一个的施力端与其所对应的测力端的顶压配合采用以下三种配合方式中的一种：

第一种配合方式：施力端与测力端通过一个平面与一个凸球面相配合；第二种配合方式：施力端与测力端通过凹球面与一个凸球面相配合；第三种配合方式：施力端与测力端通过两个凹球面与设置在两个凹球面之间的滚珠相配合。

所述的第一连接体与第一连接头通过轴承转动止脱连接。

所述的第一传力部件为筒状，第一传力部件的施力端为设置在第一传力部件端口部位的肋条，第一连接体为第一传力部件的筒壁，所述轴承的外圈设置在第一连接体的内孔壁上，轴承的内圈设置在第一连接头的外周面上。

所述的第二传力部件为筒状，所述第二传力部件的施力端为封设在第二传力部件端口部的底沿，第一连接体为第一传力部件的筒壁，第二传力部件开口端的筒壁上设置有由端面向内切入的U形缺口，第二传力部件通过该U形缺口扣设在第一传力部件的肋条上。

第一传力部件与第二传力部件通过滑移止转结构沿测力连接器轴向止旋直线移动配合，滑移止转结构包括设置在第一传力部件与第二传力部件的配合面之间的沿测力传感器轴向延伸的孔道，孔道的一部分位于第一传力部件的内周壁上，孔道的另一部分设置在第二传力部件的外周面上，孔道内设置有防止第一传力部件与第二传力部件相对转动的止转滚珠。

本发明的第一种测力连接器采用拉力传感器，拉力传感器的两端分别通过各自对应的传力部件与旋转连接器的两个连接头铰接连接，从而可以在测力传感器的两端被施加非敏感方向的力时能够径向偏摆，使力传感器两端的受力尽可能作用在一个点上，减少非敏感方向的力对力值测量引起的影响，从而提高测量精度；另一方面，由于两传力部件为止旋配合，从而可以承受连接头所受的扭矩以防止扭矩传递至拉力传感器。

进一步的，上述连接头中的至少一个是与传力部件旋转连接配合，从而在绳索产生回捻扭矩的时候，连接头能够转动将扭矩释放消除，而不会作用在拉力传感器上。

本发明的第二种测力连接器采用压力传感器，压力传感器设置在第一传力部件与第二传力部件的施力端之间，两个传力部件止转直线滑移配合，从而在绳索产生回捻扭矩的时候，将扭矩通过第一连接头和第二连接头传递给第一传力部件和第二传力部件，扭矩将由相互止转的第一传力部件和第二传力部件承受，不会作用在压力传感器上，提高了传感器测量拉力的精度。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1中的直线沟道与滚珠的配合结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明的一种采用测力端有球头的拉力传感器的实施例的局部示意图；

图5为本发明的实施例3的结构示意图；

图6为图5的左视图。

具体实施方式

本发明测力连接器的实施例1：如图1、2所示，包括拉力传感器37和用于与绳索连接的第一、二连接头31、32，拉力传感器37两端分别具有第一、二测力端371、372，将第一、二测力端受力时的相对位移方向定义为测力连接器轴向，将与测力连接器轴向垂直的平面的延伸方向定义为测力连接器径向，拉力传感器的第一、二测力端分别对应连接有第一、二传力部件，第一、二传力部件分别与所述的第一、二连接头31、32对应连接。

所述第一传力部件为套于拉力传感器37的第一测力端外围的套筒311，套筒311上端与第一连接头31一体固连，套筒311中部通过上球头关节33与拉力传感器7的第一测力端371铰接连接，第一测力端371与其外围的上球头关节33的球头通过螺纹固连，套筒311的内壁与上球头关节33的球窝通过螺纹固连。

所述第二传力部件包括沿测力连接器轴向延伸的容纳保护所述拉力传感器37的筒状壳体，筒状壳体是由通过螺纹固定连接的上壳体38和下壳体310构成，拉力传感器37的第二测力端372通过下球头关节34与上壳体38铰接，在本实施例中，第二测力端372的外围螺纹连接有座套312，座套312与下球头关节34的球头连接，上壳体38与球头关节34的球窝连接。第二连接头32上部通过螺纹与一个转动装配于下壳体310中的连接转轴39的固连而旋转连接于下壳体310的下部，所述连接转轴39通过上下分布的两个轴承35、36转动装配于下壳体310中，连接转轴39的下端从下壳体310伸出并与第二连接头2通过螺纹固连。

第一传力部件（第一连接头1下部连接的套管311）插配于上壳体38中，并且第一传力部件与上壳体38之间设有用于使两者沿壳体轴向直线移动配合、在绕壳体轴向旋转的旋转方向上止旋配合的导向机构，所述导向机构是直线导轨313。所述直线导轨313包括在上壳体38与第一连接头31的相对配合面上对应设置的直线沟道及每对相对应的直线沟道中装填的沿上下方向分布的滚珠314，所述滚珠314跨设在相对应两个直线沟道中，滚珠314可沿直线沟道中下移动并阻止所在的两直线沟道相对地绕壳体轴向旋转；另外，为了满足在上球头关节33作用下第一连接头31能够相对于力传感器37摆动，可在所述滚珠314与直线沟道之间留有径向间隙，当然，该径向间隙并非是必需的，由于任何构成第一、二传力部件的材料均会在受力时弯曲，而且第一、二传力部件之间也必然存在配合余量，因此当测力连接器的两连接头受到绳索的弯曲力作用（绳索弯曲所导致的偏离传感器敏感方向的力）或回捻扭矩时，通过传力部件自身弯曲或在配合间隙偏移，球头关节也可以摆动从而减少弯曲力或扭矩对拉力传感器测力端的不良影响，另外，只需第一二传力部件的其中一个传力部件与相应的测力端铰接即可实现上述的摆动，在本发明的其他实施例中，此时另一个传力部件也可以与相应的测力端通过固连方式连接。另外，在本发明的其他实施例中，直线导轨也可以采用键与键槽配合构成的直线导轨。

实施例1的测力连接器在使用时，将其第一、二连接头31、32分别连接被测绳索的端头，第一连接头31通过上球头关节33牵引拉力传感器37的第一测力端371，第二连接头32通过连接轴39、下壳体310、下球头关节34牵引拉力传感器37的第二测力端372，第一连接头31可在直线导轨313作用下与拉力传感器37的测力端一同沿壳体轴向直线移动，上、下球头关节33、34的摆动可使力传感器37两端的受力尽可能作用在一个点上，目的是减少非敏感方向的力对力值测量引起的影响。而在绳索产生回捻扭矩的时候，第二连接头32相对壳体转动将扭矩释放消除，而不会作用在拉力传感器37上。

本发明测力连接器的实施例2：如图4、图5所示，与实施例1的不同之处在于，第一传力部件包括整体设置的壳体20，所述第一连接头21一体连接于壳体20的上端，拉力传感器27第一测力端（上端）通过沿测力连接器径向延伸的销轴22与壳体20铰接。第二传力部件为转轴29，拉力传感器27的第二测力端（下端）通过径向延伸的销轴23与转轴29铰接，转轴29下端与第二连接头22通过环形沟道内的滚珠转动连接。第一、二传力部件之间的导向机构包括转轴29上的销轴22向外延伸的销轴端头24、设于壳体20的对应位置处的与销轴端头24止旋滑动配合的沿轴向延伸的长孔25。当然，在本发明的其他实施例中，第一、二传力部件与拉力传感器相应测力端的铰接可选择转轴铰接和球头铰接的任意一种。

另外，在本发明的其他实施例中，也可以采用如图4所示的测力端自带球头42的拉力传感器41，相应的传力部件42设有球窝与所述球头43配合构成球头关节实现铰接。

本发明的测力连接器的实施例3，采用压力传感器，在图5~6中，包括第一传力部件2和第二传力部件4，第一传力部件2为筒状，在第一传力部件2内腔的一端通过轴承8转动止脱装配有第一连接头1，本实施例的轴承8为角接触轴承，轴承8的外圈与第一传力部件2的内腔壁结合并与第一传力部件端口处的挡沿挡止配合，轴承8的内圈设置在第一连接头1一端的外周面上，实现第一传力部件2与第一连接头的转动止脱配合，第一连接头1的另一端用于与绳索固连。第一传力部件2的另一端的端口部位一体设置有条状的肋条5，肋条5的两端均与第一传力部件2的内腔壁相连。第一传力部件2的内腔中设置有第二传力部件4，第二传力部件4也为筒状，第二传力部件4的一端具有将端口封上的底沿，第二传力部件４开口的另一端的腔壁上设置有由端口的端面上向内切入的Ｕ形缺口，第二传力部件４通过其开口端的U形缺口扣设在肋条5上，肋条5卡在U形缺口内。第二传力部件4的内腔中装有压力传感器3，压力传感器3的一端顶压在第二传力部件4的底沿上，另一端顶压在第一传力部件2的肋条5上。第一传力部件2与第二传力部件4的配合面上设置有滑移止转结构，滑移止转结构包括设置在第一传力部件2与第二传力部件4的配合面之间的孔道，孔道沿测力传感器的轴向即第一传力部件与第二传力部件的轴向延伸，孔道的一部分位于第一传力部件2的内周壁上，孔道的另一部分设置在第二传力部件4的外周面上，孔道内设置有防止第一传力部件2与第二传力部件4相对转动的止转滚珠6。第二传力部件4的开口端固设有第二连接头7，第二连接头7的一端通过其外周面上设置的外螺纹旋进第二传力部件4的开口端，实现两者的固定，第二连接头7的另一端用于固定绳索。

这里的压力传感器3的两端均为球冠状，相应的，第二传力部件4的底沿上具有与压力传感器3的对应端头吻合配合的球窝，同样，在第一传力部件2的肋条上也设有与压力传感器3的对应端头吻合配合的球窝。压力传感器的两端与肋条与底沿之间的配合方式还可以是如下两种：

第一种配合方式，压力传感器的两端均设置成球冠状，而与压力传感器的两端配合的肋条与底沿的对应面均为平面。

第二种配合方式，压力传感器的两端均设置上球窝，在肋条与底沿的对应面上也设置上球窝，并在压力传感器与肋条或底沿的球窝内设置上一个同时与压力传感器和肋条或底沿顶压的滚珠。

上述技术方案中的第一传力部件和第二传力部件的施力端均是与其对应的测力端通过如上所述几种带有球面的顶压配合方式顶压配合，当然，也可以是仅有其中一个传力部件的施力端与其对应测力端以上述的几种带有球面的顶压配合方式顶压配合，另一个则不限制其顶压配合的方式。

上述实施例3技术方案中的第一传力部件与第二传力部件也可以为两个互扣的U形框架或是L形框架。

上述实施例3技术方案中的第一传力部件与第一连接头转动配合，在所测试拉力的绳索的扭转圈数不多的情况下，或是在另设旋转连接器的情况下，第一传力部件与第一连接头也可以固定装配。

上述实施例3技术方案中的滑移止转结构也可以是相互滑移止转配合的键与键槽。

Claims (4)

1.一种拉力测力连接器，包括拉力传感器和用于与绳索连接的第一、二连接头，拉力传感器两端分别具有第一、二测力端，将第一、二测力端受力时的相对位移方向定义为测力连接器轴向，将与测力连接器轴向垂直的平面的延伸方向定义为测力连接器的径向，拉力传感器的第一、二测力端分别对应连接有第一、二传力部件，第一、二传力部件分别与所述的第一、二连接头对应连接，其特征在于：所述拉力传感器的第一、第二测力端中的至少一个与其对应连接的所述传力部件是通过球头关节或沿测力连接器径向设置的铰接轴铰接连接的，第一、二传力部件之间设有用于使两者沿测力连接器轴向直线移动配合、在绕测力连接器轴向旋转的旋转方向上止旋配合的导向机构。

2.根据权利要求1所述的拉力测力连接器，其特征在于：所述第一、二连接头中的其中至少一个与对应的传力部件转动连接配合。

3.根据权利要求1所述的拉力测力连接器，其特征在于：所述第一、二传力部件中的至少一个具有容纳保护所述拉力传感器的壳体，所述拉力传感器装设在所述壳体中。

4.根据权利要求1所述的拉力测力连接器，其特征在于：所述第一传力部件包括容纳保护所述拉力传感器的壳体，所述第一连接头一体连接于壳体的上端，拉力传感器第一测力端通过球头关节或铰接轴与壳体铰接，第二传力部件为转轴，拉力传感器的第二测力端通过球头关节或铰接轴与转轴铰接，转轴下端与第二连接头通过环形沟道内的滚珠转动连接，第一、二传力部件之间的导向机构包括销轴向外延伸的末端、设于壳体的对应位置处的与销轴末端止旋滑动配合的沿轴向延伸的长孔。