CN109100071A - 平行钢丝拉索索力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于桥梁缆索检测技术领域，并具体公开了平行钢丝拉索索力检测装置，包括外壳单元、磁化单元、传感器单元、周向旋转单元和浮动单元，外壳单元包括上盖板、下盖板及设置在上盖板和下盖板间的导轨侧板；磁化单元包括多个周向均匀吸附在平行钢丝拉索上的磁化器；传感器单元包括沿平行钢丝拉索轴向放置的U型槽、设置在U型槽内的多个探头以及设置在探头与U型槽之间的弹簧；周向旋转单元设置在导轨侧板与传感器单元之间；浮动单元设置在U型槽两端，用于夹紧并支撑平行钢丝拉索。本发明可测得不同周向位置处的多个轴向位置的磁感应强度，具有测量简单方便，测量准确，适用性强等优点。
Description
技术领域
本发明属于桥梁缆索检测技术领域，更具体地，涉及平行钢丝拉索索力检测装置。
背景技术
缆索在桥梁建筑等领域应用越来越广泛，在使用过程中由于复杂的环境因素的影响，其中正常的应力分布容易被破坏。因此，需要对缆索的索力进行测量以便于及时掌握其内部的应力分布。
目前，磁通量传感器法是常用的索力测量方法，如专利CN201511020998.2公开了一种基于MEMS加速度传感器修正的磁通量索力检测装置，该装置能解决目前的磁通量传感器易于产生数据漂移的问题，但安装时需要安装在磁通量传感器内部，同时安装在拉索内部，成本高昂，不便于后期维护。专利CN201710044953.1公开了一种在役缆索索力检测装置及方法，其利用测量单元在导轨上的滑动，来测量钢绞线上随股波变化不同位置处的磁感应强度。对于内部钢丝分布横截面形状近似为六边形的平行钢丝拉索而言，外表面每一个周向位置处距钢丝表面提离均不同，若采用该装置对平行钢丝拉索进行测量，则只能测量一个周向位置处的磁感应强度，无法测得所需提离下的磁感应强度。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了平行钢丝拉索索力检测装置，通过对关键组件如外壳单元、磁化单元、传感器单元、周向旋转单元和浮动单元的结构及其具体布置方式进行研究和设计，可实现多种索径的平行钢丝拉索外表面不同周向位置不同轴向位置的磁感应强度的快速有效测量，具有的结构及其具体设置方式进行研究和设计。
为实现上述目的，本发明提出了平行钢丝拉索索力检测装置，其包括外壳单元、磁化单元、传感器单元、周向旋转单元和浮动单元，其中：
所述外壳单元包括上盖板、下盖板以及设置在上盖板和下盖板之间的呈环形结构的导轨侧板；
所述磁化单元包括多个周向均匀吸附在平行钢丝拉索上的磁化器，以用于磁化平行钢丝拉索；
所述传感器单元用于实现同一周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量，其包括沿平行钢丝拉索轴向放置的U型槽、设置在U型槽内的多个探头以及设置在探头与U型槽之间的弹簧，通过弹簧将探头贴合在平行钢丝拉索的表面；
所述周向旋转单元设置在导轨侧板与传感器单元之间，用于带动传感器单元沿导轨侧板上的导轨绕平行钢丝拉索做旋转运动，以实现对平行钢丝拉索不同周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量；
所述浮动单元设置在U型槽的两端，用于夹紧并支撑平行钢丝拉索。
作为进一步优选的，所述周向旋转单元包括两块U型槽侧板、定位杆、连接轴和滚轮，两块所述U型槽侧板设于U型槽的两侧，并与U型槽的外侧面相连，所述定位杆的两端连接在两块U型槽侧板上，所述连接轴从所述定位杆的中部穿过，该连接轴的两端设置有滚轮，每个滚轮均设置在导轨侧板的导轨内，以与导轨实现滚动配合，并且滚轮的外端用套筒压紧定位。
作为进一步优选的，所述浮动单元包括上支撑杆和下浮动装置，所述上支撑杆固定安装在所述上盖板上，以压住平行钢丝拉索，所述下浮动装置固定在所述下盖板上，以配合所述上支撑杆夹紧平行钢丝拉索。
作为进一步优选的，所述下浮动装置包括连接螺钉、U型底座和V型块，所述连接螺钉从所述U型底座下方的阶梯孔插入并拧入所述V型块下方的螺纹孔中，所述V型块与所述U型底座之间设置有弹簧，通过V型块与连接螺钉构成的整体相对于U型底座的浮动调整所述V型块与所述上支撑杆的距离，以随平行钢丝拉索直径的变化而变化，所述V型块的外侧面与所述U型底座的内侧面之间设置有牛眼万向球，以使所述V型块与所述U型底座之间为滚动摩擦。
作为进一步优选的，所述探头的侧面开设有凹槽，所述U型槽的侧面开设有螺纹孔，通过将螺钉拧入螺纹孔并插入探头的凹槽中，以限制探头的浮动范围。
作为进一步优选的，所述U型槽侧面设有多个螺纹孔，所述U型槽侧板侧面设有多个通孔，通过不同位置的螺纹孔与通孔的配合，改变U型槽相对于U型槽侧板的位置，适应不同直径的平行钢丝拉索。
作为进一步优选的，所述导轨侧板由两个半环形结构通过连接机构拼装而成。
作为进一步优选的，所述连接机构包括设置有凹槽的上连接板和设置有凸台的下连接板，所述上连接板固定在其中一半环形结构上，下连接板固定在另一半环形结构上，所述下连接板的凸台插入上连接板的凹槽中并固定，以实现两个半环形结构的固定。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明在进行平行钢丝拉索索力检测时，可利用传感器单元测得同一周向位置多个轴向位置处的磁感应强度，同时也可操作使传感器单元绕平行钢丝拉索轴线转动，以测得多个轴向位置不同周向位置处的磁感应强度以进行分析，保证测得所需提离下的磁感应强度，提高平行钢丝拉索索力检测的准确性。
2.本发明可通过调整U型槽侧板的安装位置和下部浮动装置的浮动量，以适应不同直径的平行钢丝拉索，同时可以通过滚轮在导轨内的运动带动探头绕平行钢丝拉索做周向转动，实现对不同周向位置的磁感应强度的测量，具有测量简单方便，适用性强等优点。
附图说明
图1是本发明的平行钢丝拉索索力检测装置的主视图；
图2是本发明的平行钢丝拉索索力检测装置的左视图；
图3是平行钢丝拉索横截面与磁化器装配示意图；
图4是平行钢丝拉索与磁化器轴截面装配示意图；
图5是本发明的传感器单元俯视图；
图6是本发明的传感器单元主视图；
图7是本发明的周向旋转单元的剖视图；
图8是本发明的周向旋转单元的轴截面示意图；
图9是本发明的导轨侧板的侧面连接示意图；
图10是本发明的浮动单元示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-10所示，本发明实施例提供的平行钢丝拉索索力检测装置，其包括外壳单元、磁化单元、传感器单元、周向旋转单元和浮动单元，其中，外壳单元用于装置的整体固定，磁化单元用于磁化待检测的平行钢丝拉索，传感器单元用于实现同一周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量，周向旋转单元用于带动传感器单元绕平行钢丝拉索做周向运动，实现不同周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量，浮动单元用于夹紧并支撑平行钢丝拉索。
如图1和2所示，外壳单元包括上盖板9、下盖板14以及设置在上盖板9和下盖板14之间的导轨侧板17，导轨侧板17上方通过螺栓连接上盖板9，下方通过螺栓连接下盖板14。具体的，导轨侧板17为环形空心结构，以便于平行钢丝拉索2以及其他零部件从中穿过，导轨侧板17上开设有导轨。优选的，导轨侧板17设置有两个，分设于U型槽8的两端。
如图2所示，导轨侧板17可沿其水平中心线分开成上下两半，以用于安装时的分开对准安装。如图9所示，为固定导轨侧板的上下两部分，设置上连接板11和下连接板10，上连接板11以螺钉19固定在导轨侧板的上半部分，下连接板10以螺钉19固定在导轨侧板的下半部分，下连接板10设置凸台插入上连接板11的凹槽中并以螺钉18固定，以用于导轨侧板上下两部分的固定与定位。
如图3和4所示，磁化单元包括多个周向均匀地(即在同一轴向位置不同周向位置)吸附在平行钢丝拉索2上的磁化器1，以用于磁化平行钢丝拉索2，从而在平行钢丝拉索内部形成不随时间变化的恒定磁场，以用于后续测量。具体的，利用磁化器内永磁体与平行钢丝拉索内部钢丝相互之间的磁力使得磁化器吸附在平行钢丝拉索上。磁化器1数量随平行钢丝拉索2外径增加可适当增加，但需要保证磁化器1关于平行钢丝拉索2轴线分布均匀且每个磁化器1极性朝向相同。
如图1、5和6所示，传感器单元用于贴合在平行钢丝拉索2的表面，实现同一周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量，其包括沿平行钢丝拉索2轴向放置的U型槽8、设置在U型槽8内的多个探头12以及设置在探头12与U型槽8之间的弹簧13，通过弹簧使得探头压紧在平行钢丝拉索上。具体的，探头12的侧面开设有凹槽，U型槽8的侧面对应每个探头开设有呈三角排列的三个螺纹孔，通过将螺钉拧入螺纹孔并插入探头的凹槽中，以实现探头12的安装定位，进而限制探头12仅能沿平行钢丝索径向移动，且通过凹槽的长度限制探头的浮动范围。
优选的，U型槽8开设有16个孔，每一个孔内安装一个探头12，每一个孔两侧面各开有三个螺纹孔，每个探头12与U型槽8之间设置4个弹簧13，用来提供压力使得探头压紧平行钢丝拉索2表面，螺钉从U型槽8外侧拧入三个螺纹孔插入探头12上的槽中，以限制探头12的浮动范围。
如图2、7和8所示，周向旋转单元设置在导轨侧板17与传感器单元之间，用于带动传感器单元沿导轨侧板17上的导轨绕平行钢丝拉索2做旋转运动，以实现不同周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量。如图7所示，周向旋转单元包括两块U型槽侧板7、定位杆5、连接轴4和滚轮16，两块U型槽侧板7设于U型槽8的两侧，每块U型槽侧板7的一端与U型槽8的外侧面相连，另一端与定位杆5譬如通过螺栓相连，即定位杆5的两端分别与U型槽8两侧的U型槽侧板7相连，连接轴4从定位杆5的中部穿过并通过螺钉紧固，该连接轴4的两端设置有滚轮16，每个滚轮16均设置在导轨侧板的导轨内，以与导轨实现滚动配合，并且滚轮16的外端用套筒6压紧定位，以此通过推动滚轮在导轨内的滚动带动U型槽侧板、定位杆、连接轴、套筒、U型槽、探头的整体绕平行钢丝拉索转动。具体的，套筒6内部设置有钢珠15，并且套筒6端部设置有开口，钢珠15嵌装在开口上，以通过钢珠15与导轨侧板17内壁的接触实现滚动摩擦，避免套筒6与导轨侧板17的内壁产生滑动摩擦，通过滚轮16在导轨侧板17导轨内的运动，带动U型槽8绕平行钢丝拉索2轴线作周向转动。具体的，在U型槽8的两端均设置有周向旋转单元，每一端有两块U型槽侧板7、一定位杆5、一连接轴4，固定两个滚轮16、两个套筒6与两个钢珠15，以分别在两个导轨侧板17内运动。
进一步的，如图6和7所示，U型槽8与U型槽侧板7连接位置处，在U型槽8上设有两组高度不同的螺纹孔，在U型槽侧板7上设有两组高度相同的通孔，以根据不同的平行钢丝拉索2外径选择合适的位置安装，即通过不同位置螺纹孔与通孔的配合，改变U型槽8相对于U型槽侧板7的位置，适应不同直径的平行钢丝拉索。具体的，确定对应的螺纹孔及通孔后，利用螺钉穿过通孔及螺纹孔，实现U型槽8与U型槽侧板7的安装定位。
如图1、10所示，浮动单元设置在平行钢丝拉索2的两端，用于夹紧并支撑平行钢丝拉索2。具体的，浮动单元包括上支撑杆3和下浮动装置，上支撑杆3固定安装在上盖板9上，以压住平行钢丝拉索2，下浮动装置固定在下盖板14上，以配合上支撑杆夹紧平行钢丝拉索。如图10所示，下浮动装置包括连接螺钉21、U型底座23和V型块20，连接螺钉21从U型底座23下方的阶梯孔插入并拧入V型块20下方的螺纹孔中，U型底座上的阶梯孔限制了连接螺钉21与V型块20的运动自由度，使得V型块20与连接螺钉21仅能沿连接螺钉21的轴向运动，同时运动范围也受到限制。V型块20的外侧面与U型底座23的内侧面之间设置有牛眼万向球24，以使V型块20与U型底座23之间为滚动摩擦，连接螺钉21外套有弹簧22，以提供压紧力，在不同平行钢丝拉索直径下，V型块20与连接螺钉21构成的整体能相对U型底座上的阶梯孔上下浮动，以调整V型块20与上支撑杆3的距离，进而适应平行钢丝拉索直径的变化，同时弹簧22具有不同的形变量，使V型块20顶紧平行钢丝拉索2，上支撑杆3与上盖板9之间以螺钉连接，U型底座23与下盖板14之间以螺钉连接。
本发明装置的具体安装步骤如下：
1)将16个探头12按位置放入U型槽8中，在顶部放入弹簧13，侧面拧入螺钉；将U型槽侧板7选取合适螺钉孔位置安装在U型槽侧面，在同一端的两个U型槽侧板之间安装好定位杆5，插入连接轴4，将滚轮16配合安装在轴上，放入钢珠15并旋入套筒6，使之顶紧滚轮；
2)将U型槽8两端的导轨侧板17的上半部分、下半部分分别用螺钉紧固安装在上盖板9和下盖板14的对应位置，且使导轨侧板上半部分和下半部分的导轨相对；将上支撑杆3安装在上盖板上，将U型底座23连同V型块20、连接螺钉21、弹簧22、牛眼万向球24用螺钉安装在下盖板上，至此完成装置上下两半部分的安装；
3)将安装好的传感器单元利用滚轮分别从导轨的上下分界面放入下半部分导轨中；
4)本实例中采用直径72mm的长10m的平行钢丝拉索，将上半部分装置利用两个上支撑杆3压在平行钢丝拉索上，下半部分从下方安装，使得下连接板10的凸台卡入上连接板11的凹槽，并拧入螺钉18，使装置形成一个整体，安装时应使U型槽内探头始终紧贴平行钢丝拉索2表面；
5)在装置预留的安装磁化器的位置周向均匀吸附放置四个磁化器1，以在平行钢丝拉索内部形成不随时间变化的恒定磁场；
6)利用连接线将探头与数据采集卡连接好，通过人工或电动等方式推动U型槽转动，使其转动到需要进行测量的位置，进行数据采集。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，包括外壳单元、磁化单元、传感器单元、周向旋转单元和浮动单元，其中：
所述外壳单元包括上盖板(9)、下盖板(14)以及设置在上盖板(9)和下盖板(14)之间的呈环形结构的导轨侧板(17)；
所述磁化单元包括多个周向均匀吸附在平行钢丝拉索(2)上的磁化器(1)，以用于磁化平行钢丝拉索(2)；
所述传感器单元包括沿平行钢丝拉索(2)轴向放置的U型槽(8)、设置在U型槽(8)内的多个探头(12)以及设置在探头(12)与U型槽(8)之间的弹簧(13)，以用于将探头(12)贴合在平行钢丝拉索(2)的表面，实现同一周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量；
所述周向旋转单元设置在导轨侧板(17)与传感器单元之间，用于带动传感器单元沿导轨侧板(17)上的导轨绕平行钢丝拉索(2)做旋转运动，以实现对平行钢丝拉索不同周向位置下多个轴向位置的磁感应强度的测量；
所述浮动单元设置在U型槽(8)的两端，用于夹紧并支撑平行钢丝拉索(2)。
2.如权利要求1所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述周向旋转单元包括两块U型槽侧板(7)、定位杆(5)、连接轴(4)和滚轮(16)，两块所述U型槽侧板(7)设于U型槽(8)的两侧，并与U型槽(8)的外侧面相连，所述定位杆(5)的两端连接在两块U型槽侧板(7)上，所述连接轴(4)从所述定位杆(5)的中部穿过，该连接轴(4)的两端设置有滚轮(16)，每个滚轮(16)均设置在导轨侧板的导轨内，以与导轨实现滚动配合，并且滚轮(16)的外端用套筒(6)压紧定位。
3.如权利要求1或2所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述浮动单元包括上支撑杆(3)和下浮动装置，所述上支撑杆(3)固定安装在所述上盖板(9)上，以压住平行钢丝拉索(2)，所述下浮动装置固定在所述下盖板(14)上，以配合所述上支撑杆夹紧平行钢丝拉索。
4.如权利要求3所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述下浮动装置包括连接螺钉(21)、U型底座(23)和V型块(20)，所述连接螺钉(21)从所述U型底座(23)下方的阶梯孔插入并拧入所述V型块(20)下方的螺纹孔中，所述V型块(20)与所述U型底座(23)之间设置有弹簧(22)，通过V型块(20)与连接螺钉(21)构成的整体相对于U型底座(23)的浮动调整所述V型块(20)与所述上支撑杆(3)的距离，以随平行钢丝拉索直径的变化而变化，所述V型块(20)的外侧面与所述U型底座(23)的内侧面之间设置有牛眼万向球(24)，以使所述V型块(20)与所述U型底座(23)之间为滚动摩擦。
5.如权利要求1所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述探头(12)的侧面开设有凹槽，所述U型槽(8)的侧面开设有螺纹孔，通过将螺钉拧入螺纹孔并插入探头的凹槽中，以限制探头(12)的浮动范围。
6.如权利要求1所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述U型槽(8)侧面设有多个螺纹孔，所述U型槽侧板(7)侧面设有多个通孔，通过不同位置的螺纹孔与通孔的配合，改变U型槽(8)相对于U型槽侧板(7)的位置，适应不同直径的平行钢丝拉索。
7.如权利要求1-6任一项所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述导轨侧板(17)由两个半环形结构通过连接机构拼装而成。
8.如权利要求1-7任一项所述的平行钢丝拉索索力检测装置，其特征在于，所述连接机构包括设置有凹槽的上连接板(11)和设置有凸台的下连接板(10)，所述上连接板(11)固定在其中一半环形结构上，下连接板(10)固定在另一半环形结构上，所述下连接板的凸台插入上连接板的凹槽中并固定，以实现两个半环形结构的固定。
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