CN107356360B - 一种牵引绳张力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引绳张力测量装置，属于船用机械领域。该测量装置包括安装板、检测组件、支撑组件和压力测量组件，检测组件包括检测杆和检测轮，检测杆固定安装在安装板上，支撑组件包括与检测轮同平面设置的两个支撑轮，两个支撑轮均设置在安装板上，且两个支撑轮关于检测杆的轴线对称设置，支撑轮和检测轮在垂直平面上的正投影部分重合，压力测量组件用于测量检测杆上的轴向压力，通过测量出检测杆上的轴向压力，可以获取到牵引绳对检测轮的作用力的大小，根据牵引绳对检测轮的作用力以及两个支撑轮之间的牵引绳的弯曲角度计算出牵引绳上的张力，测量装置结构简单，相比电子拉力计，具有更低的造价，同时还可以适应于较为恶劣的测试环境。

Description

一种牵引绳张力测量装置

技术领域

本发明涉及船用机械领域，特别涉及一种牵引绳张力测量装置。

背景技术

拖缆机是一种十分常见的船用设备，主要用于拉拽牵引绳(例如缆绳或钢丝绳)。在拖缆机等船用设备的测试过程中，通常需要测量牵引绳上的张力的大小，以检验拖缆机的性能。

在进行拖缆机的测试时，目前通常采用电子拉力计测量牵引绳上的张力，但是电子拉力计造价昂贵，而且在恶劣的测试环境下容易损坏，从而导致测试成本增加。

发明内容

为了解决电子拉力计造价昂贵，容易损坏的问题，本发明实施例提供了一种牵引绳张力测量装置。所述技术方案如下：

一种牵引绳张力测量装置，所述测量装置包括安装板、检测组件、支撑组件和压力测量组件，所述检测组件包括检测杆和设置在所述检测杆的一端的检测轮，所述检测杆固定安装在所述安装板上，且所述检测杆的轴线平行于所述安装板的板面，所述检测轮的轴线垂直于所述安装板的板面，所述支撑组件包括与所述检测轮同平面设置的两个支撑轮、锁定机构和两根支撑杆，所述两个支撑轮均设置在所述安装板上，且所述两个支撑轮关于所述检测杆的轴线对称设置，所述两个支撑轮的轴线均垂直于所述安装板的板面，所述支撑轮和所述检测轮在垂直平面上的正投影部分重合，所述垂直平面为垂直于所述安装板的板面且平行于所述检测杆的轴线的平面，所述压力测量组件用于测量所述检测杆上的轴向压力，所述两根支撑杆关于所述检测杆的轴线对称布置，且所述两根支撑杆的轴线均与所述安装板的板面平行，所述两根支撑杆与所述两个支撑轮一一对应设置，每根所述支撑杆均可转动地安装在所述安装板上，且所述支撑杆的转动轴线垂直于所述安装板的板面，每根所述支撑杆的一端设置有对应的所述支撑轮，所述锁定机构用于锁定所述支撑杆，所述安装板上设置有多个标定符号、对应一个所述支撑轮的多根第一标记线、对应另一个所述支撑轮的多根第二标记线，所述标定符号为圆形标记，所述圆形标记的直径与所述支撑轮的直径相同，所述多根第一标记线和所述多根第二标记线均相切于所述检测轮，每根所述第一标记线均与相应的一个所述标定符号相切，每根所述第二标记线均与相应的一个所述标定符号相切。

进一步地，所述安装板上设置有两道弧形孔，所述两道弧形孔与所述两根支撑杆一一对应设置，所述支撑杆的转动轴线位于对应的所述弧形孔的内侧，所述锁定机构包括两组止挡件，每道所述弧形孔中均插设有一组所述止挡件，每组所述止挡件均包括两根止挡杆，所述两根止挡杆滑动设置在所述弧形孔中，每根所述止挡杆上均设置有夹紧螺母，所述支撑杆位于所述两根止挡杆之间。

优选地，所述弧形孔的侧壁上设置有多个止挡凸起，所述多个止挡凸起沿所述弧形孔的长度方向间隔布置。

优选地，所述支撑杆包括第一液压缸，所述第一液压缸的缸体与所述安装板转动连接，所述第一液压缸的活塞杆与所述支撑轮连接。

可选地，所述检测杆包括第二液压缸，所述第二液压缸的缸体固定连接在所述安装板上，所述检测轮安装在所述第二液压缸的活塞杆上，所述压力测量组件包括压力检测器件，所述压力检测器件用于检测所述第二液压缸的无杆腔的压强。

优选地，所述压力检测器件为压力表，所述压力检测表设置在所述第二液压缸的缸体上。

进一步地，所述检测轮的直径和所述两个支撑轮的直径相等。

可选地，所述检测轮和所述两个支撑轮上均设置有绳槽。

可选地，所述牵引绳张力测量装置还包括处理器，所述处理器用于根据所述检测杆上的轴向压力确定所述牵引绳上的张力。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在安装板上设置检测组件和支撑组件，其中检测组件包括检测杆，检测杆的一端设置有检测轮，支撑组件包括两个支撑轮，两个支撑轮关于检测杆对称设置，由于检测轮和支撑轮位于同一平面，且支撑轮和检测轮在垂直平面上的正投影部分重合，从而在待检测的牵引绳依次绕过其中一个支撑轮、检测轮和另一个支撑轮(牵引绳在每个支撑轮、检测轮上绕过的角度不超过180°)时，可以使两个支撑轮之间的牵引绳弯曲成V字形，在牵引绳绷紧时，牵引绳对检测轮的压力传递到检测杆上，通过压力测量组件测量出检测杆上的轴向压力，从而可以获取到牵引绳对检测轮的作用力的大小，根据牵引绳对检测轮的作用力以及两个支撑轮之间的牵引绳的弯曲角度计算出牵引绳上的张力，测量装置结构简单，相比电子拉力计，具有更低的造价，同时还可以适应于较为恶劣的测试环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种支撑轮的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种牵引绳张力测量装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的局部结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的侧视图；

图7是本发明实施例提供的一种受力分析示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的结构示意图。如图1所示，该测量装置包括安装板10、检测组件20、支撑组件30和压力测量组件40。

其中，检测组件20包括检测杆21和设置在检测杆21的一端的检测轮22，检测杆21固定安装在安装板10上，且检测杆21的轴线平行于安装板10的板面，检测轮22的轴线垂直于安装板10的板面。

支撑组件30包括与检测轮22同平面设置的两个支撑轮31，两个支撑轮31均设置在安装板10上，且两个支撑轮31关于检测杆21的轴线对称设置，两个支撑轮31的轴线均垂直于安装板10的板面。

支撑轮31和检测轮22在垂直平面上的正投影部分重合，垂直平面为垂直于安装板10的板面且平行于检测杆21的轴线的平面，压力测量组件40用于测量检测杆21上的轴向压力。

本发明实施例通过在安装板上设置检测组件和支撑组件，其中检测组件包括检测杆，检测杆的一端设置有检测轮，支撑组件包括两个支撑轮，两个支撑轮关于检测杆对称设置，由于检测轮和支撑轮位于同一平面，且支撑轮和检测轮在垂直平面上的正投影部分重合，从而在待检测的牵引绳依次绕过其中一个支撑轮、检测轮和另一个支撑轮(牵引绳在每个支撑轮、检测轮上绕过的角度不超过180°)时，可以使两个支撑轮之间的牵引绳弯曲成V字形，在牵引绳绷紧时，牵引绳对检测轮的压力传递到检测杆上，通过压力测量组件测量出检测杆上的轴向压力，从而可以获取到牵引绳对检测轮的作用力的大小，根据牵引绳对检测轮的作用力以及两个支撑轮之间的牵引绳的弯曲角度计算出牵引绳上的张力，测量装置结构简单，相比电子拉力计，具有更低的造价，同时还可以适应于较为恶劣的测试环境。

优选地，检测轮22的直径和两个支撑轮31的直径相等。这样可以提高部件的互换性，便于检测轮22与支撑轮31的制造和安装。

图2是本发明实施例提供的一种支撑轮的结构示意图，如图2所示，两个支撑轮31上均可以设置有绳槽31a。此外，检测轮22上也可以设置绳槽。通过绳槽31a增大检测轮22和支撑轮31与牵引绳1的接触面积，避免牵引绳与检测轮22和支撑轮31分离。

优选地，绳槽31a的深度与待检测的牵引绳1的半径相同，牵引绳1具有一定的直径，这样设置可以使得当牵引绳绕在检测轮22和两个支撑轮31上时，牵引绳1的中心线(如图1中的虚线)与检测轮22和两个支撑轮31的边缘相切，更容易测量出牵引绳1弯折的角度。

优选地，牵引绳张力测量装置可以包括多组检测轮22和支撑轮31，多组检测轮22和支撑轮31的绳槽31a的深度不同，从而可以通过更换具有不同绳槽31a的检测轮22和具有不同绳槽31a的支撑轮31，以适应不同直径的牵引绳。

图3是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的结构示意图。如图3所示，安装板10上可以设置第一标记线51和第二标记线52，第一标记线51与检测轮22和一个支撑轮31相切，且检测轮22和支撑轮31分别位于第一标记线51的两侧，第二标记线52与检测轮22和另一个支撑轮31相切，且检测轮22和支撑轮31分别位于第二标记线52的两侧，这样使得牵引绳绕在检测轮22和两个支撑轮31上之后，牵引绳的中心线在安装板10上的正投影会正好与第一标记线51和第二标记线52重叠，因此第一标记线51和第二标记线52之间的夹角就是牵引绳1弯折的角度，从而在测量过程中不需要直接测量牵引绳1弯折的角度。第一标记线51和第二标记线52之间的夹角大小可以直接标记在安装板10上，以方便快速获取。

图4是本发明实施例提供的另一种牵引绳张力测量装置的结构示意图。如图4所示，支撑组件30还包括锁定机构和两根支撑杆32，两根支撑杆32关于检测杆21的轴线对称布置，且两根支撑杆32的轴线均与安装板10的板面平行，两根支撑杆32与两个支撑轮31一一对应设置，每根支撑杆32均可转动地安装在安装板10上，且支撑杆32的转动轴线垂直于安装板10的板面，每根支撑杆32的一端设置有对应的支撑轮31，锁定机构用于锁定支撑杆32。通过设置支撑杆32，使得可以通过转动支撑杆32来调整两个支撑轮31与检测轮22之间的相对位置，从而可以改变牵引绳缠绕在两个支撑轮31与检测轮22上时，牵引绳弯折的角度。锁定机构则可以在调整支撑杆32后将其锁止，避免在测量过程中支撑杆32发生转动。

需要说明的是，为了确保测量的准确性，在调整支撑杆32的过程中，应保证两根支撑杆32关于检测杆21对称，以使得检测轮22的轴线位于两个支撑轮31轴线的连线的垂直平分线上，确保牵引绳对检测轮22的作用力沿检测杆21的轴线方向。

进一步地，安装板10上可以标示出多个标定符号53，同时还可以标示有当两个支撑轮31调整到不同的标定符号53的位置时，所对应的多条第一标记线51和第二标记线52，从而可以便于测量出当支撑轮31位于不同位置时，牵引绳弯折的角度。标定符号53可以为圆形标记，圆形标记的直径与支撑轮31的直径相同，以便于将支撑轮31调整到标定符号53处。

作为举例，本实施例中，安装板10上标示有两条不同的第一标记线51和两条不同的第二标记线52，在其他实施例中还可以标示更多的第一标记线51和第二标记线52。

如图4所示，安装板10上可以设置有两道弧形孔11，两道弧形孔11与两根支撑杆32一一对应设置，支撑杆32的转动轴线位于对应的弧形孔11的内侧，锁定机构包括两组止挡件，每道弧形孔11中均插设有一组止挡件，每组止挡件均包括两根止挡杆33，两根止挡杆33滑动设置在弧形孔11中，每根止挡杆33上均设置有夹紧螺母，支撑杆32位于两根止挡杆33之间。从而可以沿弧形孔11调整止挡杆33的位置，并采用夹紧螺母将止挡杆33夹紧在安装板10上，通过止挡杆33限制支撑杆32的位置，避免在测量过程中支撑杆32发生移动。

可选地，止挡杆33可以是螺栓。

图5是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的局部结构示意图。如图5所示，弧形孔11的侧壁上可以设置有多个止挡凸起111，多个止挡凸起111沿弧形孔11的长度方向间隔布置。止挡杆33在调整位置后可以支撑在相邻的两个止挡凸起111之间，从而可以提高对支撑杆32的支撑作用，进一步避免支撑杆32在测量过程中移动。

需要说明的是，图5所示的止挡凸起111的形状仅为示例，在其他实施例中止挡凸起111也可以采用其他形状，只要可以避免止挡杆33沿弧形孔11滑动即可。

参见图4，支撑杆32可以包括第一液压缸，第一液压缸的缸体与安装板10转动连接，第一液压缸的活塞杆与支撑轮31连接。第一液压缸的两个油口(与有杆腔连通的油口和与无杆腔连通的油口)可以均封闭，第一液压缸内封存有一定体积的液压油，以避免支撑杆32的长度在测量过程中发生变化，测量过程中液压油的压缩量很小，可以忽略不计。

此外，也可以将第一液压缸与液压泵站连接，通过液压泵站调节第一液压缸的长度，在进行测量时，可以在牵引绳已经绷直的情况下，将测量装置安装到牵引绳上测量拉力，具体可以控制第一液压缸缩短，使得牵引绳可以从检测轮22和支撑轮31之间穿过，再控制第一液压缸伸长，以使牵引绳弯折到一定角度。

检测杆21可以包括第二液压缸，第二液压缸的缸体固定连接在安装板10上，检测轮22安装在第二液压缸的活塞杆上，压力测量组件40包括压力检测器件，压力检测器件用于检测第二液压缸的无杆腔的压强。第二液压缸的两个油口(与有杆腔连通的油口和与无杆腔连通的油口)可以均封闭，第二液压缸内封存有一定体积的液压油，以避免检测杆21的长度在测量过程中发生变化。

图6是本发明实施例提供的一种牵引绳张力测量装置的侧视图。如图6所示，安装板10上可以设置有多个安装杆12，每个安装杆12的轴线均垂直于安装板10的板面，第一液压缸的一端设置有连接环321，第二液压缸的一端设置有连接环211，第一液压缸和第二液压缸分别通过连接环转动连接在安装杆12上。第一液压缸的另一端还可以设置支撑轮安装座311，以便于安装支撑轮31，第二液压缸的另一端可以设置检测轮安装座221，以便于安装检测轮22。

进一步地，安装板10上还设置有限位杆21a，参见图4，限位杆21a可以至少有两根，检测杆21设置在两根限位杆21a之间，且限位杆21a紧贴检测杆21，从而可以避免限位杆21出现转动。

安装板10上还可以设置支撑板14，支撑板14可以呈三角形，以便于将测量装置稳定支撑在甲板或是试验场地上。

如图1所示，压力检测器件可以为压力表，压力检测表设置在第二液压缸的缸体上。

牵引绳张力测量装置还可以包括处理器(未示出)，处理器用于根据检测杆21上的轴向压力确定牵引绳上的张力，具体可以根据公式T＝0.5P*S/cosα确定牵引绳上的张力。其中T为牵引绳上的张力，P为压力表检测到的第二液压缸的无杆腔内的压力，S为第二液压缸的活塞的面积，α为弯折的牵引绳所呈的夹角的一半，由于两个支撑轮关于检测杆的轴线对称，因此α也可以是牵引绳与检测杆的轴线的夹角。通过压力表可以检测出第二液压缸的无杆腔内的压力，从而可以根据公式F＝P*S计算出检测杆21上的轴向压力的大小，其中F为检测杆21上的轴向压力。图7是本发明实施例提供的一种受力分析示意图，如图7所示，由于两个支撑轮31关于检测杆21的轴线对称，因此牵引绳1上的张力T对检测轮22产生的作用力的方向沿检测杆21的轴线方向。根据公式T＝0.5F/cosα可以计算出牵引绳上的张力。

以下简单说明本发明实施例提供的牵引绳张力测量装置的使用过程：

对于图1所示的牵引绳张力测量装置，在牵引绳绷直之前，将牵引绳从检测轮和支撑轮之间穿过，并使牵引绳、检测轮和两个支撑轮位于同一平面上，通过操作拖缆机，使牵引绳绷紧，牵引绳压紧在检测轮和两个支撑轮上，记录压力测量组件测量出的检测杆上的轴向压力的大小，根据轴向压力的大小计算牵引绳上的张力。

对于图4所示的牵引绳张力测量装置，除了可以采用上述方法测量外，还可以在牵引绳已经绷直的情况下，控制支撑杆缩短，使检测轮和两个支撑轮之间有足够的间距，将牵引绳张力测量装置安装到牵引绳上，使检测轮位于牵引绳的一侧，两个支撑轮位于牵引绳的另一侧，且牵引绳、检测轮和两个支撑轮位于同一平面上，控制支撑杆伸长，使检测轮和支撑轮都压紧牵引绳，使得牵引绳弯折呈一定的角度，记录压力测量组件测量出的检测杆上的轴向压力的大小，根据轴向压力的大小计算牵引绳上的张力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述测量装置包括安装板(10)、检测组件(20)、支撑组件(30)和压力测量组件(40)，所述检测组件(20)包括检测杆(21)和设置在所述检测杆(21)的一端的检测轮(22)，所述检测杆(21)固定安装在所述安装板(10)上，且所述检测杆(21)的轴线平行于所述安装板(10)的板面，所述检测轮(22)的轴线垂直于所述安装板(10)的板面，所述支撑组件(30)包括与所述检测轮(22)同平面设置的两个支撑轮(31)、锁定机构和两根支撑杆(32)，所述两个支撑轮(31)均设置在所述安装板(10)上，且所述两个支撑轮(31)关于所述检测杆(21)的轴线对称设置，所述两个支撑轮(31)的轴线均垂直于所述安装板(10)的板面，所述支撑轮(31)和所述检测轮(22)在垂直平面上的正投影部分重合，所述垂直平面为垂直于所述安装板(10)的板面且平行于所述检测杆(21)的轴线的平面，所述压力测量组件(40)用于测量所述检测杆(21)上的轴向压力，所述两根支撑杆(32)关于所述检测杆(21)的轴线对称布置，且所述两根支撑杆(32)的轴线均与所述安装板(10)的板面平行，所述两根支撑杆(32)与所述两个支撑轮(31)一一对应设置，每根所述支撑杆(32)均可转动地安装在所述安装板(10)上，且所述支撑杆(32)的转动轴线垂直于所述安装板(10)的板面，每根所述支撑杆(32)的一端设置有对应的所述支撑轮(31)，所述锁定机构用于锁定所述支撑杆(32)，所述安装板(10)上设置有多个标定符号(53)、对应一个所述支撑轮(31)的多根第一标记线(51)、对应另一个所述支撑轮(31)的多根第二标记线(52)，所述标定符号(53)为圆形标记，所述圆形标记的直径与所述支撑轮(31)的直径相同，所述多根第一标记线(51)和所述多根第二标记线(52)均相切于所述检测轮(22)，每根所述第一标记线(51)均与相应的一个所述标定符号(53)相切，每根所述第二标记线(52)均与相应的一个所述标定符号(53)相切。

2.根据权利要求1所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述安装板(10)上设置有两道弧形孔(11)，所述两道弧形孔(11)与所述两根支撑杆(32)一一对应设置，所述支撑杆(32)的转动轴线位于对应的所述弧形孔(11)的内侧，所述锁定机构包括两组止挡件，每道所述弧形孔(11)中均插设有一组所述止挡件，每组所述止挡件均包括两根止挡杆(33)，所述两根止挡杆(33)滑动设置在所述弧形孔(11)中，每根所述止挡杆(33)上均设置有夹紧螺母，所述支撑杆(32)位于所述两根止挡杆(33)之间。

3.根据权利要求2所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述弧形孔(11)的侧壁上设置有多个止挡凸起(111)，所述多个止挡凸起(111)沿所述弧形孔(11)的长度方向间隔布置。

4.根据权利要求1～3任一项所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述支撑杆(32)包括第一液压缸，所述第一液压缸的缸体与所述安装板(10)转动连接，所述第一液压缸的活塞杆与所述支撑轮(31)连接。

5.根据权利要求1～3任一项所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述检测杆(21)包括第二液压缸，所述第二液压缸的缸体固定连接在所述安装板(10)上，所述检测轮(22)安装在所述第二液压缸的活塞杆上，所述压力测量组件(40)包括压力检测器件，所述压力检测器件用于检测所述第二液压缸的无杆腔的压强。

6.根据权利要求5所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述压力检测器件为压力表，所述压力检测表设置在所述第二液压缸的缸体上。

7.根据权利要求1～3任一项所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述检测轮(22)的直径和所述两个支撑轮(31)的直径相等。

8.根据权利要求1～3任一项所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述检测轮(22)和所述两个支撑轮(31)上均设置有绳槽(31a)。

9.根据权利要求1～3任一项所述的牵引绳张力测量装置，其特征在于，所述牵引绳张力测量装置还包括处理器，所述处理器用于根据所述检测杆(21)上的轴向压力确定所述牵引绳上的张力。