CN110333149B - 一种钢绳扭转测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扭转测试技术领域，具体涉及一种钢绳扭转测量装置，包括机架、固定座和滑动座，机架上设有滑轨，固定座固设于机架上，固定座上设有旋转夹持件和驱动旋转夹持件转动的驱动机构，滑动座与所述滑轨滑动连接，滑动座上固设有固定夹持件，滑动座上还设有防弯机构，防弯机构包括安装座和防弯管，安装座与滑动座固定连接，安装坐上设有用于夹持防弯管的弹性夹头，弹性夹头、固定夹持件和旋转夹持件同轴设置。本发明在对钢绳样件施加恒定拉力的同时，能有效防止钢绳样件在扭转测量过程中发生弯曲变形,使得扭转轴线保持在同一直线上,提高测量的精度和成功率。

Description

一种钢绳扭转测量装置
技术领域
本发明涉及扭转测试技术领域，具体涉及一种钢绳扭转测量装置。
背景技术
钢绳等金属线材在出厂时需要对其扭转性能进行检测,主要是检测金属线材的扭断圈数和在扭转过程中承受塑性变形的能力。
根据国家相关标准,在对金属线材的扭转试验方法中,直径小于10mm的金属线材在扭转试验过程中存在明显弯曲现象,容易在夹头位置附近产生弯矩,从而导致试样提前破坏，达不到试验的目的，为使得试样在试验过程中保持平直，需要对试样施加一定的张紧力，且该张紧力不得大于该线材公称抗拉强度相应力值的2％。
为解决线材试验过程中弯曲的问题，现有的金属线材扭转试验装置通常是在金属线材的固定端吊装张力砝码来对试样进行张紧使试样保持平直，但现实问题是：由于每个张力砝码的重量是固定的，有时候通过增加或减少张力砝码并不一定能得到想要的张紧力，如果张紧力较小，在扭转试验过程中达不到使试样处于平直状态，使试验结果无效；如果加大张紧力，则金属线材是在拉力和扭力的综合作用下进行试验的，不能准确反映金属线材的扭转性能。
发明内容
本发明提供了一种钢绳扭转测量装置，目的在于对钢绳进行扭转测量时使钢绳保持平直状态不发生弯曲，以便对钢绳的扭转性能进行精确的测量。
为了达到上述目的，本发明采用如下方案：
一种钢绳扭转测量装置，包括机架、固定座、滑动座和钢绳样件，机架上设有滑槽，所述固定座固设于机架上，固定座上设有旋转夹持件和驱动旋转夹持件转动的驱动机构，所述滑动座与所述滑轨滑动连接，滑动座上固设有固定夹持件，滑动座上还设有防弯机构，所述防弯机构包括安装座和防弯管，所述安装座与滑动座固定连接，安装坐上设有用于夹持防弯管的弹性夹头，所述弹性夹头、固定夹持件和旋转夹持件同轴设置，固定夹持件和旋转夹持件分别将钢绳样件两端固定夹持，所述防弯管套设在钢绳样件外。
本发明基础方案的原理在于：根据钢绳样件的直径、材质和长度选择与待测试样匹配的防弯管，将防弯管夹持在弹性夹头上，然后将待测试样一端穿过防弯管后固定在固定夹持件上，钢绳样件的另一端固定在旋转夹持件上，驱动机构驱动旋转夹持件旋转带动钢绳样件扭转，随着扭转的进行,钢绳样件的承受的扭力逐渐增大,当试样发生弯曲变形时,套设在钢绳样件外的防弯管阻止试样变弯曲,使得扭转轴线保持在直线状态。
本方案产生的有益效果在于：
一，本发明的方案通过设置防弯机构,防止钢绳样件在扭转测量过程中发生弯曲变形,使得扭转轴线保持在同一直线上,提高测量的精度和成功率。
二，本方案的测量装置结构简单且不会对钢绳样件产生拉力，使得钢绳样件在纯扭矩的情况下进行扭转测量，提高了测量的精度。
进一步，作为基础方案的优化，所述一种钢绳扭转测量装置还包括用于对钢绳样件施加张紧力的恒力机构，所述恒力机构包括均与机架固定连接的第一固定架和第二固定架，第一固定架上转动连接有第一转轴，所述第一转轴的一端可拆卸连接有第一同步轮，第一转轴的另一端固定连接有第一锥齿轮，第二固定架上转动连接有第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接，同步带上固定有连接座，所述连接座上设有连接杆，连接座可通过所述连接杆与滑动座固定连接，所述第一固定架上还转动连接有卷绳轴，所述卷绳轴一端设有第一张力绳，卷绳轴的另一端设有第二张力绳，所述第一张力绳一端缠绕在所述卷绳轴上，第一张力绳另一端与滑动座固定连接，所述第二张力绳一端缠绕在所述卷绳轴上，第二张力绳的另一端连接有拉簧，所述拉簧一端与第二张力绳固定连接，拉簧的另一端固定连接有推板，第一固定架上还设有螺纹通孔，所述螺纹通孔里设有与螺纹通孔配合的螺纹杆，所述螺纹杆一端与所述推板转动连接，螺纹杆的另一端固定连接有手轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线相互垂直，第一锥齿轮与第二锥齿轮的规格相同，所述第一同步轮的直径与所述卷绳轴的直径相等，所述螺纹杆的螺距等于所述卷绳轴的外圆周长。进一步，所述驱动机构包括调速电机和减速器。
不同直径不同长度的钢绳样件在测量时所需扭转的速度不一样，对调速电机进行调速以满足对不同直径不同长度钢绳样件测量需要的转速。
进一步，作为基础方案的优化，所述一种钢绳扭转测量装置还包括数据输出机构，所述数据输出机构包括扭矩传感器、角度传感器、微电脑、显示器和打印装置，所述扭矩传感器和角度传感器用于检测所述减速器的输出轴的扭矩和旋转角度，扭矩传感器、角度传感器、显示器和打印装置均与微电脑电连接。
通过扭矩传感器和角度传感器将测量的扭矩和转动角度数据传输给微电脑，经微电脑处理后传输给显示器进行实时显示，并将测量过程的数据变化通过打印装置打印出来，形成数据的可视化方便做数据分析。
进一步，所述安装座与所述滑动座可拆卸连接，弹性夹头与安装座转动连接。
当钢绳样件的直径较大时，钢绳样件不易发生弯曲不需要防弯机构进行防弯，可以将安装座拆卸掉，便于对钢绳样件进行观察。
进一步，所述防弯管的内径大于钢绳样件的直径1-3mm。
进一步，在所述防弯管侧壁上设有气孔，所述气孔通过软管与外设冷气源连通。
在扭转测量过程中钢绳样件的扭转变形会产生大量的热量使钢绳样件温度升高，当钢绳样件温度升高时会改变钢绳样件的塑性和延展性，使得测量结果不准确，尤其单向扭转测量属于等温测量过程，应该避免待测试样的温度升高，标准规定测量过程试样温度不得超过60℃，所以需要对测量中的样件进行降温。当冷气由软管导入防弯管内时，冷气会由防弯管两端的溢出，将防弯管内部的钢绳样件上的热量带走对钢绳样件进行降温，提高测量准确度。
进一步，所述滑轨为T型滑轨，在所述滑动座上设有与所述T型滑轨配合的T型滑槽。
进一步，所述防弯管为金属管直管。
附图说明
图1为本发明一种钢绳扭转测量装置的结构示意图。
图2为本发明一种钢绳扭转测量装置的俯视图。
图3为图2中A部放大图。
图4为带传动结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：机架1、固定座2、旋转夹头21、调速电机22、减速器23、滑动座3、固定夹头31、T型滑轨4、安装座41、防弯管42、弹性夹头43、钢绳样件5、显示器61、微电脑62、打印机63、第一固定架71、第二固定架72、第一转轴711、第一同步轮712、第一锥齿轮713、第二锥齿轮714、手轮715、卷绳轴716、第一张力绳717、第二张力绳718、拉簧719、螺纹杆720、推板721、第二同步轮722、支撑板723、同步带73、连接座731、连接杆732。
一种钢绳扭转测量装置，主要用于检测钢绳的扭转性能，如图1所示，包括机架1、固定座2、滑动座3、钢绳样件5和恒力机构，机架1上设有T型滑轨4，机架1上还设有用于处理数据的微电脑62、用于数据输出的打印机63和显示器61，打印机63和显示器61均与微电脑62电连接。
固定座2设于机架1上与机架1固定连接，固定座2上设有旋转夹头21，旋转夹头21与固定座2转动连接，固定座2上还固定连接有调速电机22和减速器23，调速电机22外接有电源线，减速器23的输入轴与调速电机22的输出轴齿轮传动，减速器23的输出轴与旋转夹头21固定连接，固定座2上设有用于检测减速器23输出轴的扭矩传感器和角度传感器，扭矩传感器和角度传感器将检测到的数据传输给微电脑62。
滑动座3底部设有与T型滑轨4配合的T型滑槽，滑动座3可沿滑轨滑动，滑动座3上固定连接有用于夹持钢绳样件5的固定夹头31，滑动座3上还可拆卸连接有安装座41，安装座41设置在滑动座3与固定座2之间，安装座41上设有弹性夹头43，弹性夹头43与安装座41转动连接，弹性夹头43上夹持有防弯管42，防弯管42为金属管直管，防弯管42的内径大于钢绳样件5的直径1-3mm以方便钢绳样件5在防弯管42内扭转，防弯管42侧壁上设有气孔，气孔通过软管与外设冷气源连通，弹性夹头43、固定夹头31和旋转夹头21同轴设置，固定夹头31和旋转夹头21分别将钢绳样件5的两端固定夹持，防弯管42套设在钢绳样件5外，防弯管42的长度小于钢绳样件5的长度。
恒力机构包括第一固定架71和第二固定架72，如图2和图3所示，第一固定架71和第二固定架72均与机架1固定连接，第一固定架71上固定连接有支撑板723，支撑板723上设有轴承通孔，第一转轴711通过轴承与支撑板723转动连接，第一转轴711水平设置，第一转轴711的轴线与钢绳样件5的轴线垂直，第一转轴711的一端花键连接有第一同步轮712，第一转轴711的另一端固定连接有第一锥齿轮713。
第二固定架72上转动连接有第二同步轮722，如图4所示，第一同步轮712和第二同步轮722通过同步带73连接形成带传动结构，同步带73的运动方向与钢绳样件5的轴线平行，同步带73上固定有连接座731，连接座731上设有连接通孔和与连接通孔滑动配合的连接杆732，连接座731上设还有用于将连接杆732固定的紧固螺钉，滑动座3上设有与连接通孔对应的固定孔和用于将连接杆732固定的紧固螺钉，将连接杆732穿过连接通孔后插入固定通孔里，然后分别拧紧连接座731上和滑动座3上的紧固螺钉就可以将滑动座3与连接座731固定连接。
如图3所示，第一固定架71上还转动连接有卷绳轴716，卷绳轴716水平设置且卷绳轴716的轴线与钢绳样件5的轴线垂直，卷绳轴716一端设有第一张力绳717，卷绳轴716的另一端设有第二张力绳718，第一张力绳717和第二张力绳718均为柔性绳，第一张力绳717的一端缠绕在卷绳轴716上，第一张力绳717的另一端与滑动座3固定连接，第一张力绳717呈直线状态部分的轴线与钢绳样件5的轴线同轴设置；第二张力绳718一端缠绕在卷绳轴716上，第二张力绳718的另一端连接有拉簧719，拉簧719的一端与第二张力绳718固定连接，拉簧719的另一端固定连接有推板721，推板721上设有向心推力轴承，推板721与向心推力轴承的外圈固定连接，第一固定架71上还设有螺纹通孔，螺纹通孔里设有与螺纹通孔配合的螺纹杆720，螺纹杆720一端与推板721上的向心推力轴承的内圈固定连接，螺纹杆720的另一端固定连接有手轮715和第二锥齿轮714，第二锥齿轮714与第一锥齿轮713啮合，第一锥齿轮713的轴线与第二锥齿轮714的轴线相互垂直，为了实现螺纹杆720的转动角度与第一同步轮712的转动角度相同，第一锥齿轮713与第二锥齿轮714的规格相同。
第一同步轮712的直径与卷绳轴716的直径相等，螺纹杆720的螺距等于卷绳轴716的外圆周长，当同步轮每转动360°时，螺纹杆720推动推板721移动一个螺距的距离。当卷绳轴716向正方向旋转时，第一张力绳717被卷绳轴716缠绕收紧，第二张力绳718被缠绕防松，当卷绳轴716向反方向旋转时，第一张力绳717被卷绳轴716缠绕防松，第二张力绳718被卷绳轴716缠绕收紧。
本发明一种钢绳扭转测量装置的工作过程和原理是：
根据钢绳样件5的直径、材质和长度设置调速电机22的转速，选择与钢绳样件5直径匹配的防弯管42，将防弯管42夹持在弹性夹头43上，然后将钢绳样件5一端穿过防弯管42后固定在固定夹头31上，钢绳样件5的另一端固定在旋转夹头21上。
由于第一同步轮712与第一转轴711通过花键连接，这时将第一同步轮712滑出第一转轴711，根据钢绳样件5的直径、材质和长度确定张紧力后，旋动手轮715通过螺纹传动使推板721移动进而使拉簧719伸长产生与所需张紧力大小相同的弹力，拉簧719产生的弹力通过第二张力绳718使卷绳轴716旋转，卷绳轴716旋转将第一张力绳717缠卷在卷绳轴716上使第一张力绳717张紧从而对滑动座3产生拉力，此拉力使滑动座3沿滑槽向靠近卷绳轴716方向移动对钢绳样件5张紧使钢绳样件5伸直，调整使连接座731上的连接通孔与滑动座3上的固定孔对齐后将第一同步轮712套在第一转轴711上，通过连接杆732将滑动座3与连接座731固定连接。
运行调速电机，通过减速器23的减速后减速器23的输出轴带动旋转夹头21旋转进而对钢绳样件5进行扭转，同时，扭矩传感器和角度传感器将对减速器23的输出轴进行检测，然后将检测到的相关数据传输给微电脑62。接通外设的冷气源，冷气通过软管经气孔进入防弯管42内对钢绳样件5进行散热降温，随着扭转的进行,钢绳样件5的承受的扭力逐渐增大,当钢绳样件5发生弯曲变形时,套设在钢绳样件5外的防弯管42阻止钢绳样件5变弯曲,使得钢绳样件5的扭转轴线保持在直线状态。
当测量过程中钢绳样件5发生收缩时，钢绳样件5收缩产生的收缩力使滑动座3向远离卷绳轴716方向移动一定距离，这时通过第一张力绳717和卷绳轴716的作用，拉簧719被拉伸相同的长度，以此同时，与滑动座3固定连接的连接座731也同步移动使同步带73带动第一同步轮712和第二同步轮722顺时针旋转一定的角度，通过齿轮传动螺纹杆720也顺时针旋转相同的角度，由于螺纹杆720的螺距值与卷绳轴716和第一同步轮712的外圆周长值相等，使得螺纹杆720顺时针旋转相同的角度时推板721向靠近卷绳轴716方向移动的距离等于拉簧719被拉伸的长度，最终使拉簧719保持原来的伸长量不变，对钢绳样件5产生的张紧力不变；当测量过程中钢绳样件5发生伸长时，在拉簧719的拉力下滑动座3向靠近卷绳轴716方向滑动，拉簧719收缩，通过带传动和齿轮传动螺纹杆720逆时针旋转，使得推板721向远离卷绳轴716方向移动，最终使拉簧719保持原来的伸长量不变，对钢绳样件5产生的张紧力不变。
当待检测样件被扭转断裂后，关闭调速电机22和冷气源，使滑动座3远离固定座2，然后取下防弯管42，观察测试样件的断口是否符合相关标准，然后通过打印机631将测量过程的数据打印出来便于分析。
本发明结构简单，与现有技术中的通过加减张力砝码来获得某几个固定的张紧力的方式相比，本方案可以设置任意数值的张紧力来对钢绳样件5进行张紧，以满足对不同钢绳样件5的张力需要；同时，在不增加张紧力来干扰测量精度的情况下，防弯管能有效防止钢绳样件5在扭转测量过程中发生弯曲变形,使得钢绳样件5的扭转轴线保持在同一直线上,提高测量的精度和成功率。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种钢绳扭转测量装置，包括机架、固定座、滑动座和钢绳样件，机架上设有滑轨，所述固定座固设于机架上，固定座上设有旋转夹持件和驱动旋转夹持件转动的驱动机构，所述滑动座与所述滑轨滑动连接，滑动座上固设有固定夹持件，其特征在于：滑动座上还设有防弯机构，所述防弯机构包括安装座和防弯管，所述安装座与滑动座固定连接，安装坐上设有用于夹持防弯管的弹性夹头，所述弹性夹头、固定夹持件和旋转夹持件同轴设置，固定夹持件和旋转夹持件分别将钢绳样件两端固定夹持，所述防弯管套设在钢绳样件外；还包括用于对钢绳样件施加张紧力的恒力机构，所述恒力机构包括均与机架固定连接的第一固定架和第二固定架，第一固定架上转动连接有第一转轴，所述第一转轴的一端花键连接有第一同步轮，第一转轴的另一端固定连接有第一锥齿轮，第二固定架上转动连接有第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接，同步带上固定有连接座，所述连接座上设有连接杆，连接座可通过所述连接杆与滑动座固定连接，所述第一固定架上还转动连接有卷绳轴，所述卷绳轴一端设有第一张力绳，卷绳轴的另一端设有第二张力绳，所述第一张力绳一端缠绕在所述卷绳轴上，第一张力绳另一端与滑动座固定连接,第一张力绳呈直线状态部分的轴线与钢绳样件的轴线同轴设置，所述第二张力绳一端缠绕在所述卷绳轴上，第二张力绳的另一端连接有拉簧，所述拉簧一端与第二张力绳固定连接，拉簧的另一端固定连接有推板，推板上设有向心推力轴承，推板与向心推力轴承的外圈固定连接，第一固定架上还设有螺纹通孔，所述螺纹通孔里设有与螺纹通孔配合的螺纹杆，螺纹杆一端与推板上的向心推力轴承的内圈固定连接,螺纹杆的另一端固定连接有手轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线相互垂直，第一锥齿轮与第二锥齿轮的规格相同，所述第一同步轮的直径与所述卷绳轴的直径相等，所述螺纹杆的螺距等于所述卷绳轴的外圆周长。
2.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：所述驱动机构包括调速电机和减速器。
3.根据权利要求2所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：还包括数据输出机构，所述数据输出机构包括扭矩传感器、角度传感器、微电脑、显示器和打印装置，所述扭矩传感器和角度传感器用于检测所述减速器的输出轴的扭矩和旋转角度，扭矩传感器、角度传感器、显示器和打印装置均与微电脑电连接。
4.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：所述安装座与所述滑动座可拆卸连接，弹性夹头与安装座转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：所述防弯管的内径大于钢绳样件的直径1-3mm。
6.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：在所述防弯管侧壁上设有气孔，所述气孔通过软管与外设冷气源连通。
7.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：所述滑轨为T型滑轨，在所述滑动座上设有与所述T型滑轨配合的T型滑槽。
8.根据权利要求1所述的一种钢绳扭转测量装置，其特征在于：所述防弯管为金属管直管。
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