CN109406121A - 一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁性能检测装置，主要包括模拟吊篮，支架，倾角传感器，模拟吊篮的一端通过铰链固定于支架之上，另一端分别与备用绳和工作绳相连；其中工作绳通过滑轮缠绕在卷扬的卷筒上，卷扬则通过电动机带动；备用绳另一端与支架相连，且处于松弛状态；安全锁固定于模拟吊篮的自由端；安全绳垂直穿过待检测的安全锁并与支架相连；倾角传感器固定于模拟吊篮上；本发明通过巧妙的精简结构设计，增加了对于安全锁失效时的保护装置，可靠地完成对安全锁各项性能的测量、计算及快速响应的实时执行。
Description
技术领域
本发明属于建筑安全技术检测领域，具体涉及一种应用于高空吊篮安全锁的检测装置及其测量方法。
背景技术
随着我国建筑业规模的迅速发展，高空吊篮的需求日益旺盛，现代建筑安装工程中，吊篮设备是不可或缺的一部分，如在外墙抹灰、外墙涂饰、幕墙安装、外墙清洗等施工作业时，都会用到吊篮。安全锁的作用是保护吊篮悬挂平台。当工作钢丝绳断裂的时候或吊篮悬挂平台严重倾斜的时候，安全锁能够实时的快速响应自动锁紧钢丝绳，这样就保证了施工现场工作人员的生命安全。作为一项极其重要的一线安全技术措施，为了避免因为安全锁性能的缺陷而引起的不安全事故，研究安全锁的检测装置具有十分重要的意义。
安全检验包括安全锁悬吊平台自由坠落最大冲击力检验、安全锁滑移量检验和安全锁锁绳角度检验。目前国内对吊篮安全锁性能检测装置的研究还不够成功，之前的机构往往功能单一，测量参数不全面或是使用多个传感器配合实现检测目的，结构复杂，检测难度大；且缺少对安全锁失效时的保护装置，造成部件受损。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，实现了在不同重量载体吊篮安全锁自由坠落时，对其锁绳角度、锁绳距离、锁绳速度、安全锁钢丝绳的瞬间冲击力等性能的实时有效检测。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，其结构为：模拟吊篮一端通过铰链固定于支架之上，另一端分别与备用绳一端和工作绳一端相连；其中工作绳另一端通过滑轮缠绕在卷扬的卷筒上，卷扬则通过电动机带动；备用绳另一端与支架相连，且处于松弛状态；安全锁固定于模拟吊篮的自由端；安全绳垂直穿过待检测的安全锁并与支架相连；倾角传感器固定于模拟吊篮上；当工作绳张紧且不发生断裂时，只有工作绳受力；当工作绳发生断裂时，安全锁锁住安全绳时，只有安全绳受力；若安全锁未能锁住安全绳，则备用绳受力。
优选的，所述倾角传感器采用质量较小的倾角传感器，在高过载或者大冲击的情况产生较小的惯性力。
优选的，所述备用绳、工作绳、安全绳均为钢丝绳。
优选的，所述电动机的输出轴与卷扬通过链条传动。
本发明的另一目的在于提供上述基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置的测量方法，其包括如下步骤：
步骤一：利用电动机带动卷扬转动，根据倾角传感器的度数显示，提升模拟吊篮上升至于地面平行，并设模拟吊篮的长度为L，此时仅有工作绳受力，突然剪断工作绳，模拟吊篮坠落情况，此时安全锁发生作用，锁住安全绳，从而防止模拟吊篮继续下落；若安全锁无法锁住安全绳，则备用绳发挥作用，防止模拟吊篮撞击地面造成损伤；
步骤二：若安全锁锁住安全绳，则可通过倾角传感器读出安全锁锁绳角度θ；
步骤三：计算安全锁滑移量H＝L*tanθ；
步骤四：将断绳实验中悬吊平台下降过程简化为自由落体运动，根据运动学原理，求出安全锁的速度
步骤五：安全锁锁住安全绳之后，将安全锁的运动简化为单自由度线性振动问题，根据机械动力学原理公式：
式中m为模拟吊篮的等效载荷，x为安全锁的振动位移，k为安全绳的刚度，为模拟吊篮的加速度；
求解得其中A为安全锁的振幅，ωn为安全锁的固有频率，
通过能量守恒求得式中δst为静载时安全绳的变形量，δst＝mg/k，Vo为振动的初速度，
最后通过胡克定律求出安全绳最大冲击力Fmax＝kδmax＝k(δst+A)。
本发明的优点在于：通过巧妙的精简结构设计，能够可靠地完成对安全锁各项性能的测量、计算及快速响应的实时执行，有效解决了以往利用多个传感器配合来实现检测任务时结构较为复杂、检测难度大等问题；同时，该装置设置了安全锁失效时的保护装置，并采用了质量较小的倾角传感器，在高过载或者大冲击情况下产生较小的惯性力，抗振能力强、可靠性高，解决了实际工程应用中部件易受损与测量不稳定的问题。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为图1模拟吊篮下落时的状态示意图。
图1中；1为电动机，2为卷扬，3为滑轮，4为支架，5为铰链，6为模拟吊篮，7为倾角传感器，8为备用绳，9为安全锁，10为工作绳，11为安全绳
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁性能检测装置，主要包括模拟吊篮6，支架4，倾角传感器7，模拟吊篮6一端通过铰链5固定于支架4之上，另一端分别与备用绳8一端和工作绳10一端相连；其中工作绳10另一端通过滑轮3缠绕在卷扬2的卷筒上，由卷扬2带动工作绳10上下伸缩。卷扬2则通过电动机1带动。卷扬2可以是常规的卷扬机，也可以任何能够带动工作绳10上下的设备。备用绳8另一端与支架4固定相连，且备用绳8在工作绳10张紧时处于松弛状态。待检测的安全锁9固定于模拟吊篮6的自由端；安全绳11垂直穿过待检测的安全锁9并与支架4相连。倾角传感器7固定于模拟吊篮6上，实时监测模拟吊篮6的倾角变化。当工作绳10张紧且不发生断裂时，只有工作绳10受力；当工作绳10发生断裂时，安全锁9锁住安全绳11时，只有安全绳11受力；若安全锁9质量较差，未能锁住安全绳11时，则备用绳8受力。
上述倾角传感器7应当采用质量较小的倾角传感器，在高过载或者大冲击的情况产生较小的惯性力，具体质量不做限制，以满足精度和测试要求情况下尽量轻为准。另外，本实施例中备用绳8、工作绳10、安全绳11均为钢丝绳。电动机1的输出轴与卷扬2通过链条进行传动，当然其他的传动方式能够满足要求亦可。
本发明还提供了一种上述基于倾角传感器的高空吊篮安全锁性能检测装置的测量方法，用于对安全锁性能进行检测，其步骤如下：
步骤一：利用电动机1带动卷扬2转动，根据倾角传感器7的度数显示，提升模拟吊篮6上升至于地面平行，并设模拟吊篮6的长度为L，此时仅有工作绳10受力，突然剪断工作绳10，模拟吊篮坠落情况，此时安全锁9发生作用，锁住安全绳11，从而防止模拟吊篮6继续下落；若安全锁9质量较差，无法锁住安全绳11，则备用绳8发挥作用，防止模拟吊篮撞击地面造成损伤；
步骤二：若安全锁9锁住安全绳，则可通过倾角传感器7读出安全锁锁绳角度θ；
步骤三：计算安全锁滑移量H＝L*tanθ；
步骤四：将断绳实验中悬吊平台下降过程简化为自由落体运动，根据运动学原理，求出安全锁9的速度
步骤五：安全锁9锁住安全绳11之后，将安全锁9的运动简化为单自由度线性振动问题，根据机械动力学原理公式：
式中m为模拟吊篮6的等效载荷，x为安全锁9的振动位移，k为安全绳11的刚度，为模拟吊篮6的加速度；
上式求解得其中A为安全锁9的振幅，ωn为安全锁9的固有频率，
通过能量守恒求得式中δst为静载时安全绳11的变形量，δst＝mg/k，Vo为振动的初速度，
最后通过胡克定律求出安全绳最大冲击力Fmax＝kδmax＝k(δst+A)，δmax为安全绳11的最大变形量。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (5)
1.一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，其特征在于：模拟吊篮(6)一端通过铰链(5)固定于支架(4)之上，另一端分别与备用绳(8)一端和工作绳(10)一端相连；其中工作绳(10)另一端通过滑轮(3)缠绕在卷扬(2)的卷筒上，卷扬(2)则通过电动机(1)带动；备用绳(8)另一端与支架(4)相连，且处于松弛状态；安全锁(9)固定于模拟吊篮(6)的自由端；安全绳(11)垂直穿过待检测的安全锁(9)并与支架(4)相连；倾角传感器(7)固定于模拟吊篮(6)上；当工作绳(10)张紧且不发生断裂时，只有工作绳(10)受力；当工作绳(10)发生断裂时，安全锁(9)锁住安全绳(11)时，只有安全绳(11)受力；若安全锁(9)未能锁住安全绳(11)，则备用绳(8)受力。
2.如权利要求1所述的一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，其特征在于：所述倾角传感器(7)采用质量较小的倾角传感器，在高过载或者大冲击的情况产生较小的惯性力。
3.如权利要求1所述的一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，其特征在于：所述备用绳(8)、工作绳(10)、安全绳(11)均为钢丝绳。
4.如权利要求1所述的一种基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置，其特征在于：所述电动机(1)的输出轴与卷扬(2)通过链条传动。
5.一种如权利要求1所述的基于倾角传感器的高空吊篮安全锁测量装置的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：利用电动机(1)带动卷扬(2)转动，根据倾角传感器(7)的度数显示，提升模拟吊篮(6)上升至于地面平行，并设模拟吊篮(6)的长度为L，此时仅有工作绳(10)受力，突然剪断工作绳(10)，模拟吊篮坠落情况，此时安全锁(9)发生作用，锁住安全绳(11)，从而防止模拟吊篮(6)继续下落；若安全锁(9)无法锁住安全绳(11)，则备用绳(8)发挥作用，防止模拟吊篮撞击地面造成损伤；
步骤二：若安全锁(9)锁住安全绳，则可通过倾角传感器(7)读出安全锁锁绳角度θ；
步骤三：计算安全锁滑移量H＝L*tanθ；
步骤四：将断绳实验中悬吊平台下降过程简化为自由落体运动，根据运动学原理，求出安全锁(9)的速度
步骤五：安全锁(9)锁住安全绳(11)之后，将安全锁(9)的运动简化为单自由度线性振动问题，根据机械动力学原理公式：
式中m为模拟吊篮(6)的等效载荷，x为安全锁(9)的振动位移，k为安全绳(11)的刚度，为模拟吊篮(6)的加速度；
求解得其中A为安全锁(9)的振幅，ωn为安全锁(9)的固有频率，
通过能量守恒求得式中δst为静载时安全绳(11)的变形量，δst＝mg/k，Vo为振动的初速度，
最后通过胡克定律求出安全绳最大冲击力Fmax＝kδmax＝k(δst+A)。
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