CN112484974B - 适用于电力安全工器具的力学性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，包括框架以及设置在所述框架上的上夹持组件、下夹持组件、与所述上夹持组件和/或下夹持组件连接的传感器、用于带动所述上夹持组件和/或下夹持组件进行移动的移动组件以及用于对所述试验装置进行控制的控制组件，所述移动组件包括用于连接夹持组件的连接板以及用于带动所述连接板移动的驱动机构；所述控制组件包括可充电电池，所述框架为铝合金材质。本申请的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，体积小、重量轻，应用范围广，即可在固定场所使用也可以随身携带，可在无220V市电的场合使用，使用简单、操作方便，提高电力安全工器具预防性试验的灵活性和准确性。

Description

适用于电力安全工器具的力学性能试验装置

技术领域

本发明专利属于力学性能试验装置技术领域，具体涉及一种可便携移动使用的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置。

背景技术

电力安全工器具是用于电力基建、运行、检修、维护等工作时必备的专用工器具，其主要作用主要一是有效保护一线员工的生命安全，二是保护现场设备的安全，防止或有效降低可能发生的事故、事件或障碍，保证电力设备高效、安全、可靠运行。为了维持电力安全工器具的可靠状态，国家颁布实施了DL/T1476-2015《电力安全工器具预防性试验规程》，规程中规定电力安全工器具应定期进行预防性试验。

电力安全工器具预防性试验一般采用电力安全工器具力学性能试验机进行试验。现有的电力安全工器具力学性能试验机采用三相380V交流电为电源，工作重量800公斤，设备占地面积约四平方米。该设备体积大、笨重，对电源要求高，一般安装后即固定了使用位置。电力行业分布在全国城乡各地，有大量的变电所、变电站，每个变电所(变电站)所配置的电力安全工器具数量不多且无富余，按标准要求定期检验时经常造成无工具可用而耽误工作，故一般都是上门检测；显然该设备无法满足移动使用的要求。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本发明的目的是提供一种改进的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，体积小、重量轻，方便搬运和携带，使用时无需依赖市电。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，包括框架以及设置在所述框架上的上夹持组件、下夹持组件、与所述上夹持组件和/或下夹持组件连接的传感器、用于带动所述上夹持组件和/或下夹持组件进行移动的移动组件以及用于对所述试验装置进行控制的控制组件，所述移动组件包括用于连接夹持组件的连接板以及用于带动所述连接板移动的驱动机构；所述控制组件包括可充电电池，所述框架为铝合金材质。

框架包括上横杆、下横杆、立杆以及底杆，且各个杆件均为两根相互平行的设置，两根同种杆件之间还通过连接杆加强固定，以加强整体的稳固性能。通过上述的部件设置，并采用铝合金材质的框架，使得在保证了整体结构强度的前提下，有效减轻了装置的重量，方便装置的移动和携带；且在控制组件内设置有可充电的电池，能够在没有市电的情况下使用，使得装置的适用范围更广。

根据本发明的一些优选实施方面，所述驱动机构通过固定板固定在框架上，所述驱动机构包括贯穿所述固定板设置的丝杆、套设在所述丝杆外的转动齿轮以及用于驱动所述转动齿轮转动的电机，所述丝杆延伸至所述框架内的一端固定有所述连接板，所述转动齿轮与所述丝杆螺纹连接。通过电机带动转动齿轮进行转动，通过螺纹连接关系带动丝杆上下移动。

根据本发明的一些优选实施方面，所述固定板上还设置有轴承座，所述轴承座上贯穿设置有导向杆，所述导向杆与所述丝杆平行设置，所述导向杆延伸至所述框架内的一端与所述连接板固定连接，所述导向杆的另一端设置有限位板，所述丝杆远离所述连接板的一端固定在所述限位板。导向杆能够在轴承座内自由滑动，通过导向杆与轴承座以及连接板和限位板对丝杆的上下移动进行导向，保证了减少部件、减轻重量的同时测量结果不会出现偏差。

根据本发明的一些优选实施方面，所述固定板的上部还设置有顶板，所述顶板与固定板之间具有用于容纳所述转动齿轮的腔体。丝杆贯穿顶板，顶板对丝杆的运动也具有一定的导向作用。

根据本发明的一些优选实施方面，所述电机固定在所述顶板上，所述电机的输出轴贯穿所述顶板并延伸至所述腔体内，所述输出轴的端部设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述转动齿轮相互嵌合。即驱动齿轮和转动齿轮都容纳在腔体内。电机驱动驱动齿轮进行转动，进而带动转动齿轮转动，丝杆上下运动。

根据本发明的一些优选实施方面，所述框架包括用于固定所述上夹持组件的上横杆，所述上夹持组件固定在两根相互平行设置的上横杆之间，所述上横杆沿其长度延伸方向开设有第一滑动槽，所述上夹持组件包括第一固定板，所述第一固定板的侧边具有与所述第一滑动槽匹配的第一滑动块，所述第一滑动块容纳在所述第一滑动槽内。即上夹持组件通过第一固定板设置在两个上横杆之间，且通过第一滑动块与第一滑动槽的配合，能够使得上夹持组件在上横杆上移动，进而能够调整上夹持组件的位置。在本发明的一些实施例中，第一滑动块为侧放的T型，其能够钩住第一滑动槽的侧壁，且第一固定板的两侧均设置有第一滑动块，使得移动时更加平稳，不会脱出。固定板两侧的滑动块的长度与固定板的长度是相同的，防止测量时固定板晃动或移动导致测量结果的不准确。

根据本发明的一些优选实施方面，所述框架包括用于固定所述下夹持组件的下横杆，所述下夹持组件固定在两根相互平行设置的下横杆之间，所述下横杆沿其长度延伸方向开设有第二滑动槽，所述下夹持组件包括第二固定板，所述第二固定板的侧边具有与所述第二滑动槽匹配的第二滑动块，所述第二滑动块容纳在所述第二滑动槽内。其设置原理以及优势和第一滑动块、第一滑动槽同理。通过使得上下夹持组件能够移动，使得试验装置能够适用于不同类型的试样，且方便更换和维护相关的部件。在测试时，同一组的上下夹持组件应该对齐以保证测量结果的准确。

根据本发明的一些优选实施方面，所述传感器固定在所述第二固定板上，所述移动组件设置在所述上横杆上，所述移动组件用于带动所述上夹持组件移动。即测量时，移动组件用于带动上夹持组件对试样进行拉伸，传感器固定在第二固定板与下夹持组件之间用于测量力学相关数据。

根据本发明的一些优选实施方面，所述试验装置还包括用于对夹持组件的位置进行限定的限位组件，所述限位组件包括所述连接板、限位板以及用于感应所述连接板上升位置的上升限位感应模块、用于感应所述限位板下降位置的下降限位感应模块，所述上升限位感应模块和下降限位感应模块固定在所述固定板上。上升限位感应模块用于感应连接板的上升位置防止由于连接板过度上升导致相关部件的损坏；同理，下降限位感应模块用于感应限位板的下降位置防止限位板过度下降导致相关部件的损坏。当上升限位感应模块或下降限位感应模块分别感应到连接板或限位板到达极限位置时，移动组件停止工作，测量停止。

根据本发明的一些优选实施方面，所述上夹持组件和下夹持组件均包括夹持头以及设置在所述夹持头内的滚轮，所述滚轮上开设有用于容纳试样的试样槽。试样槽可以防止试样在测量时产生移动导致的测量结果不准确。滚轮可以通过插销设置在夹持头上，滚轮可以随意滚动。在本发明的一些实施例中，滚轮可为木质，进一步减轻了装置的整体重量。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本申请的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，体积小、重量轻，应用范围广，即可在固定场所使用也可以随身携带，可在无220V市电的场合使用，使用简单、操作方便，提高电力安全工器具预防性试验的灵活性和准确性。

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为本发明优选实施例中适用于电力安全工器具的力学性能试验装置的主视图；

图2为本发明优选实施例适用于电力安全工器具的力学性能试验装置的立体图；

图3为图2中I部的放大图；

图4为本发明优选实施例适用于电力安全工器具的力学性能试验装置的侧体图；

图5为图4中II部的放大图；

图6为本发明优选实施例的力学性能试验装置中控制组件的电气系统示意图；

附图中，框架-1，上横杆-11，第一滑动槽-111，下横杆-12，底杆-13，立杆-14，传感器-2，控制组件-3，电源开关-31，触摸屏-32，接口-33，丝杆-41，电机-42，轴承座-43，导向杆-44，连接板-51，限位板-52，第一固定板-61，第一滑动块-611，第二固定板-62，顶板-7，上升限位感应模块-81，下降限位感应模块-82，夹持头-91，滚轮-92，试样槽-93。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1～6所示，本实施例的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，包括框架1以及设置在框架1上的上夹持组件、下夹持组件、与下夹持组件连接的传感器2、用于带动上夹持组件进行移动的移动组件、对移动组件的移动位置进行限位的限位组件，以及用于对试验装置进行控制的控制组件3。

框架1包括用于固定上夹持组件的上横杆11、用于固定下夹持组件的下横杆12、连接上横杆11和下横杆12两端的立杆14以及底杆13，底杆13连接在下横杆12的两端且与下横杆12垂直设置，且各个杆件均为两根相互平行的设置，两根同种杆件之间还通过连接杆加强固定，以加强整体的稳固性能。框架1为铝合金材质，使得在保证了整体结构强度的前提下，有效减轻了装置的重量，方便装置的移动和携带。

本实施例中的铝型材框架1全部采用国家标准40x40铝合金型材，通过标准铝合金角件组合而成。高度方向采用两节铝合金型材，每节0.8米，总高1.6米；宽度方向采用0.5米长铝型材。必要时可通过改变铝型材长度的方式来改变铝型材框架1的尺寸。

上夹持组件和下夹持组件均包括夹持头91以及设置在夹持头91内的滚轮92，滚轮92上开设有用于容纳试样的试样槽93。试样槽93方便固定试样且可以防止试样在测量时产生移动导致的测量结果不准确。滚轮92可以通过插销设置在夹持头91上，滚轮92可以随意滚动。在本实施例中，滚轮92为木质，进一步减轻了装置的整体重量。

移动组件包括用于连接夹持组件的连接板51以及用于带动连接板51移动的驱动机构，驱动机构通过第一固定板固定在框架1上，驱动机构包括贯穿第一固定板设置的丝杆41、套设在丝杆41外的转动齿轮(未示出)以及用于驱动转动齿轮转动的电机42，丝杆41延伸至框架1内的一端固定有连接板51，转动齿轮与丝杆41螺纹连接。通过电机42带动转动齿轮进行转动，通过螺纹连接关系带动丝杆41上下移动。

本实施例中第一固定板61的上部还设置有顶板7，顶板7与第一固定板61之间具有用于容纳转动齿轮的腔体。丝杆41贯穿顶板7，顶板7对丝杆41的运动也具有一定的导向作用。电机42固定在顶板7上，电机42的输出轴贯穿顶板7并延伸至腔体内，输出轴的端部设置有驱动齿轮(未示出)，驱动齿轮与转动齿轮相互嵌合。即驱动齿轮和转动齿轮都容纳在腔体内。电机42驱动驱动齿轮进行转动，进而带动转动齿轮转动，丝杆41上下运动。

本实施例中的电机42为步进电机42。步进电机42是一种将电信号转换为机械动作的执行元件。采用步进电机42为动力有两个优点；一是步进电机42的转速和转向直接由单片机脉冲信号控制，无需复杂的中间转换环节，简化了电路结构；二是通过对步进电机42的控制可以精确地控制丝杆41伸缩量，进而精确地控制拉压力，提高了系统的控制精度。当步进电机42转动时，通过驱动齿轮带动转动齿轮转动，丝杆41即可伸出、缩回。

本实施例中的第一固定板61上还设置有轴承座43，轴承座43上贯穿设置有导向杆44，导向杆44与丝杆41平行设置，导向杆44延伸至框架1内的一端与连接板51固定连接，导向杆44的另一端设置有限位板52，丝杆41远离连接板51的一端固定在限位板52。导向杆44能够在轴承座43内自由滑动，通过导向杆44与轴承座43以及连接板51和限位板52对丝杆41的上下移动进行导向，保证了减少部件、减轻重量的同时测量结果不会出现偏差。

限位组件包括连接板51、限位板52以及用于感应连接板51上升位置的上升限位感应模块81、用于感应限位板52下降位置的下降限位感应模块82，上升限位感应模块81和下降限位感应模块82固定在固定板上。上升限位感应模块81用于感应连接板51的上升位置防止由于连接板51过度上升导致相关部件的损坏；同理，下降限位感应模块82用于感应限位板52的下降位置防止限位板52过度下降导致相关部件的损坏。上升限位感应模块81和下降限位感应模块82均包括距离传感器，当上升限位感应模块81或下降限位感应模块82分别感应到连接板51或限位板52到达极限位置时，移动组件停止工作，测量停止。

上夹持组件固定在两根相互平行设置的上横杆11之间，上横杆11沿其长度延伸方向开设有第一滑动槽111，第一固定板61的侧边具有与第一滑动槽111匹配的第一滑动块611，第一滑动块611容纳在第一滑动槽111内。即上夹持组件通过第一固定板61设置在两个上横杆11之间，且通过第一滑动块611与第一滑动槽111的配合，能够使得上夹持组件在上横杆11上移动，进而能够调整上夹持组件的位置。在本实施例中，第一滑动块611为侧放的T型，其能够钩住第一滑动槽111的侧壁，且第一固定板61的两侧均设置有第一滑动块611，使得移动时更加平稳，不会脱出。固定板两侧的滑动块的长度与固定板的长度是相同的，防止测量时固定板晃动或移动导致测量结果的不准确。

同理，下夹持组件固定在两根相互平行设置的下横杆12之间，下横杆12沿其长度延伸方向开设有第二滑动槽，下夹持组件包括第二固定板62，第二固定板62的侧边具有与第二滑动槽匹配的第二滑动块，第二滑动块容纳在第二滑动槽内。其设置原理以及优势和第一滑动块611、第一滑动槽111相同。通过使得上下夹持组件能够移动，使试验装置能够适用于不同类型的试样，且方便更换和维护相关的部件。在测试时，同一组的上下夹持组件应该对齐以保证测量结果的准确。

本实施例中，传感器2固定在第二固定板62上，移动组件设置在上横杆11上，移动组件用于带动上夹持组件移动。即测量时，移动组件用于带动上夹持组件对试样进行拉伸，传感器2固定在第二固定板62与下夹持组件之间用于测量力学相关数据。

本实施例中控制组件3用于对装置的工作状态进行控制，其设置在控制盒内，控制盒内设置有可充电电池，控制盒上设置有电源开关31、操作触摸屏32以及数据接口33。通过在控制组件3内设置有可充电的锂电池，能够在没有市电的情况下使用，使得装置的适用范围更广。

如图6所示，控制组件3主要包括如下各个功能部件：

1)单片机：采用宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的8051单片机，内部集成8路高速10位A/D转换(250K/S)，用于测量信号的采集、计算、显示，控制电机启停及方向，接收处理触摸显示屏输入的命令等。

2)A/D转换器：采用高精度测力传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了装置的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。

3)触摸显示屏：采用5.0寸分辨率为800*480的物联型工业组态串口屏。工业级标准设计，EMI辐射可达CLASS B医疗等级；采用32位400M嵌入式SOC处理器，内部集成SDRAM、H.264视频硬解码；支持JPEG图片压缩、MP3/MP4音视频，WIFI通讯，矢量字库，多语言一键切换；支持常用组态控件和LUA脚本，图文刷新更快，可实现内部逻辑运算和自定义协议；支持类似安卓滚动、滑动特效；内置数据存储功能，最多可存储1024条100bit数据，支持数据导出；显示数据，具有高对比度、低耗电、极高反应速度等优点，无需再使用其他仪表，进一步减小试验装置的体积和重量。

4)步进电机驱动器：采用32位DSP技术，内部PID电流控制算法，H桥双极恒相流驱动，最大8.4A的八种输出电流可选，最大256细分的16种细分模式可选，输入信号高速光电隔离，标准共阳单脉冲接口，半封闭式机壳可适应更严苛的环境，提供节能的半自动电流锁定功能，内置温度保护和过流保护。

5)物联网模块：采用第五代嵌入式Simple–WiFi模块产品。Simple–WiFi是基于UART接口的符合WiFi无线网络标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换。通过UART–WiFi模块，传统的串口设备也能轻松接入无线网络。

选择WiFi无线网络，一是如果检测现场网络是有线网络时可以通过无线路由器或无线接入点转为有线网络接入网络系统；二时如果检测现场无网络时可通过手机热点功能接入互联网将检测数据发送到物联网服务器。故采用WiFi无线网络可以充分利用各种网络资源，减少现场布线，方便快捷地搭建网络。

本实施例中的控制组件还包括用于打印测试结果的打印机，其采用针式打印机，字迹持久不退色。

以下简述本实施例的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置的工作过程和工作原理：

开启电源，通过控制电机42启动将上夹持组件移动到相应位置。在上夹持组件的滚轮92和下夹持组件的滚轮92上设置好待测试样。接着启动电机42，驱动齿轮转动，与驱动齿轮相嵌合的转动齿轮转动，丝杆41向上移动，带动上夹持组件向上移动，待测试样被拉伸，传感器2实时测量并反馈数据给控制组件3。测量时，导向杆44对丝杆41的运动进行导向。

本实施例的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置内置可充电锂电池，通过结构设计以及采用铝合金材质的框架，整体重量约为40公斤，轻便可移动、不依赖市电。

本申请的适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，能够自动化工作，体积小、重量轻，应用范围广，即可在固定场所使用也可以随身携带，可在无220V市电的场合使用，使用简单、操作方便，提高电力安全工器具预防性试验的灵活性和准确性；检测数据既本地存储，也发送给物联网服务器，无网络时可用U盘导出本地存储的数据到电脑上处理，提高了自动化程度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于电力安全工器具的力学性能试验装置，其特征在于，包括框架以及设置在所述框架上的上夹持组件、下夹持组件、与所述上夹持组件和/或下夹持组件连接的传感器、用于带动所述上夹持组件和/或下夹持组件进行移动的移动组件以及用于对所述试验装置进行控制的控制组件，所述移动组件包括用于连接夹持组件的连接板以及用于带动所述连接板移动的驱动机构；所述控制组件包括充电电池，所述框架为铝合金材质；

所述框架包括用于固定所述上夹持组件的上横杆，所述上夹持组件固定在两根相互平行设置的上横杆之间，所述上横杆沿其长度方向开设有第一滑动槽，所述上夹持组件包括第一固定板，所述第一固定板的侧边具有与所述第一滑动槽匹配的第一滑动块，所述第一滑动块容纳在所述第一滑动槽内；

所述驱动机构通过第一固定板固定在框架上，所述驱动机构包括贯穿所述第一固定板设置的丝杆、套设在所述丝杆外的转动齿轮以及用于驱动所述转动齿轮转动的电机，所述丝杆延伸至所述框架内的一端固定有所述连接板，所述转动齿轮与所述丝杆螺纹连接；

所述第一固定板上还设置有轴承座，所述轴承座上贯穿设置有导向杆，所述导向杆与所述丝杆平行设置，所述导向杆延伸至所述框架内的一端与所述连接板固定连接，所述导向杆的另一端设置有限位板，所述丝杆远离所述连接板的一端固定在所述限位板上；

所述框架包括用于固定所述下夹持组件的下横杆，所述下夹持组件固定在两根相互平行设置的下横杆之间，所述下横杆沿其长度方向开设有第二滑动槽，所述下夹持组件包括第二固定板，所述第二固定板的侧边具有与所述第二滑动槽匹配的第二滑动块，所述第二滑动块容纳在所述第二滑动槽内；

所述上夹持组件和下夹持组件均包括夹持头以及设置在所述夹持头内的滚轮，所述滚轮上开设有用于容纳试样的试样槽。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第一固定板的上部还设置有顶板，所述顶板与第一固定板之间具有用于容纳所述转动齿轮的腔体。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述电机固定在所述顶板上，所述电机的输出轴贯穿所述顶板并延伸至所述腔体内，所述输出轴的端部设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述转动齿轮相互嵌合。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述传感器固定在所述第二固定板和下夹持组件之间，所述移动组件设置在所述上横杆上，所述移动组件用于带动所述上夹持组件移动。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括用于对夹持组件的位置进行限定的限位组件，所述限位组件包括所述连接板、限位板以及用于感应所述连接板上升位置的上升限位感应模块、用于感应所述限位板下降位置的下降限位感应模块，所述上升限位感应模块和下降限位感应模块均固定在所述第一固定板上。

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