CN112525985A - 随动式钢丝绳探伤仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢丝绳无损检测技术领域，公开了该随动探伤仪的检测原理及其内部结构。本发明为了让检测元件与钢丝绳的提离值保持在可靠范围内，设置随动装置。随动装置为剖分式结构，且上下对称。随动装置结构包括：随动滑轮、滑槽支撑架、电路支架、弹性板等结构组成，工作原理为：当钢丝绳在探伤仪内摆动，钢丝绳直接推动弹性板与电路支架，电路支架在滑槽支撑架内径向移动，此时弹簧压缩缓冲钢丝绳产生的推力，由于两个电路支架受中间张紧连杆保持间距固定，使得霍尔元件与钢丝绳的提离值保持在规定范围内。本发明的优点是对于动态摆动的钢丝绳可以及时调整霍尔元件与标定提离值的误差，克服了以往因钢丝绳偏移过大所带来的漏检和错检的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝绳动态无损检测技术领域，尤其涉及提离值可随动调节的钢丝绳检测技术方法。
背景技术
钢丝绳因具有抗拉伸强度高、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、承受动载和过载能力强等许多优点，在我国煤矿、非煤矿山、港口、桥梁、索道、电梯等国民经济建设诸多部门广泛应用。然而，钢丝绳作为一种工程承载设备，运行过程中经常受到弯曲疲劳、磨损、交变载荷、机械冲击和腐蚀等复杂工况及环境的影响，不可避免的会出现诸如断丝、磨损、变形、锈蚀等现象而存在安全隐患。其损伤情况和承载能力直接关系到人员及生产安全。
因此，为保障钢丝绳安全可靠运行，国内外专家学者一直在探索钢丝绳无损检测方法。其中，电磁检测法是当前公认的最实用的检测方法之一。
目前存在的钢丝绳检测仪器中，大多数探伤仪没有对钢丝绳的摆动做出较好的解决办法，如实用新型专利《便携式钢丝绳检测装置》(CN208313892U)和实用新型专利《钢丝绳检测仪组件》(CN207163809U)，经大量现场数据表明，当检测动态运行的钢丝绳时，钢丝绳由于在绞轮处围绕轮轴收绳以及钢丝绳运行时受外力所产生的抖动会极大的影响钢丝绳相对探伤仪的径向距离，以使得钢丝绳相对检测元件的提离值不稳定，从而造成检测精度差或检测不到信号等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了随动式钢丝绳探伤仪，通过随动装置及时的调整钢丝绳与检测元件的提离值，还可以通过更换不同尺寸的张紧连杆用于不同尺寸的钢丝绳，以达到对不同场合钢丝绳检测的需求。
本发明中采用稀土永磁体为钢丝绳充磁，其主磁通方向为径向，使钢丝绳内部有较强的磁场通过。依靠永磁体、钢丝绳和外壳，使仪器内部实现完整的磁通路。稀土永磁体可以快速磁化动态运行的钢丝绳，且不受钢丝绳速度的影响。当磁路中的钢丝绳内部或者外部出现损伤时，损伤处的磁场发生改变，经过内部放置的聚磁环规整漏磁，再经霍尔元件检测，从而达到检测钢丝绳的健康状况。
对于实际工作状态的钢丝绳，钢丝绳会由于工作环境的原因发生不同频率和幅值的摆动，为了应对实时变化的提离值，在探伤仪的内衬中增加随动装置，随动装置结构包括：检测电路、滑槽支撑架、电路支架、弹簧等结构组成，当钢丝绳在探伤仪内摆动时，钢丝绳直接推动弹性板与电路支架，电路支架在滑槽支撑架内径向移动，此时弹簧压缩缓冲钢丝绳产生的推力，由于两个电路支架受中间张紧连杆保持间距固定，始终使得霍尔元件与钢丝绳的提离值保持在规定范围内。
附图说明
图1为本发明的外形结构视图；
图2为本发明的工作原理示意图；
图3为本发明中电路板的示意图；
图4为本发明中随动装置的安装示意图；
图5为本发明中缓冲挡板安装位置放大图；
图6为本发明中随动装置中位机能示意图；
图7为本发明中随动装置的整体爆炸图；
图8为本发明中滑槽支撑架与内衬安装示意图；
图9为本发明中电路支架示意图；
图10为本发明中钢丝绳理想化安装示意图；
图11为本发明中随动装置的装配图；
图12为本发明中张紧连杆工作示意图；
图中标记如下：
01：编码器
02：螺钉
03：滚轮
04：滚轮支架
05：弹簧扣
06：把手
07：外壳
08：探伤仪端盖
09：内衬
10：缓冲挡板
11：弹簧上挡板
12：顶部弹簧
13：链接轴
14：底部弹簧
15：聚磁环
16：电路板
17：电路支撑架
18：滑槽支撑架
19：随动滑轮
20：弹性板
21：张紧连杆
22、23：永磁体
24：钢丝绳
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式：
图1为本发明采用的外部结构视图。图1中，编码器(01)通过螺钉(02)安装在滚轮支架(04)上，同时滚轮(03)通过轴连接与滚轮支架(04)相联，编码器(01)是用于记录和测量探伤仪工作时间和检测钢丝绳的有效长度，编码器(01)输出的信号可用于与霍尔元件输出的信号做时域对照，为后续分析做参考标准。滚轮(03)、滚轮支架(04)和弹簧扣(05)通过弹性阻尼效应，在一定程度上减少钢丝绳的抖动。把手(06)用于安装和携带探伤仪，把手(06)为可拆零部件方便探伤仪在特定的狭小空间摆放。外壳(07)为磁导性材料，是构成闭合磁路的重要组成部件。
图2为本发明的工作原理示意图，图中永磁体(22、23)表示两组极性相反的环形磁体，环形永磁体在中间平面剖分成半圆柱体，在相同端的永磁体(22、23)的磁场分布相同，且主磁通沿径向方向。该随动探伤仪的工作原理为：永磁体(22、23)磁化钢丝绳(24)，在探伤仪内部，当钢丝绳(24)外部或内部没有损伤时，由永磁体(22、23)进入钢丝绳(24)的磁力线沿着钢丝绳(24)的内部轴向分布，且外部磁场分布极少，其气隙中的磁场强度对于霍尔元件可以忽略不计，在探伤仪外部由外壳(07)与两端永磁体(22、23)构成闭合回路磁场，完整磁路经过的零部件顺序为：左端永磁体(23)、钢丝绳(24)、右端永磁体(22)和外壳(07)，再返回至左端永磁体(23)；当钢丝绳的内部或外部出现损伤时，钢丝绳的磁阻发生变化气隙中出现漏磁场，此时经过聚磁环(15)规整气隙中的漏磁，使得漏磁穿过电路板(16)中安装的霍尔元件，霍尔元件检测漏磁并输出电压信号，该电压信号的峰值、时域等参数表示钢丝绳损伤的情况。图3为电路板(16)的结构示意图，其中主视图中的对称槽为安装霍尔元件的位置。此时完整磁路经过的零部件顺序：左端永磁体(23)、钢丝绳(24)/气隙、聚磁环(15)、电路板(16)、右端永磁体(22)和外壳(07)，再返回至左端永磁体(23)。
图4为本发明中随动装置的安装示意图，为了清晰表达内部结构简化探伤仪外部零部件。内衬(09)为随动装置的载体，起到对随动装置的支撑和隔离永磁体的作用，其材质采用铝合金或黄铜材料以及其他非磁导性材料。缓冲挡板(10)为安全保护件，通过铰接与弹性板(20)相连，每个弹性板(20)的左右两侧各有三个缓冲挡板(10)，其作用是为了防止弹性板(20)与内衬(09)直接碰撞。在图5中，当钢丝绳由于摆动挤压防止弹性板(20)时会带动缓冲挡板(10)围绕铰链往复转动，当临近探伤仪所能承受的最大位置时，由于缓冲挡板(10)下部结构为一个多边矩形而非圆弧结构，此时继续受到钢丝绳的挤压时，缓冲挡板(10)与弹性板(20)的夹角不再发生改变，只有缓冲挡板(10)接触内衬(09)，而弹性板(20)与内衬(09)保持一个固定距离，从而起到对内衬的保护作用。图4与图6表明了随动装置的中位机能，在图6随动装置中间位置示意图中，可以清晰的看到顶部弹簧(12)和底部弹簧(14)的受力以及滚轮(03)的中间位置。
图7为本发明中随动装置的整体爆炸图。滑槽支撑架(18)的两侧有四个矩形凸台，该凸台起到固定滑槽支撑架(18)与内衬(09)的作用，如图8所示。在滑槽支撑架(18)的两端面的中间位置开有阀槽，该槽为电路支撑架(17)沿径向移动时的导轨。电路支撑架(17)为安装聚磁环(15)和电路板(16)的零件，在电路支撑架(17)的两侧设有两固定轴，该位置用于安装滚轮(03)。在电路支撑架(17)的中部开有五条通槽，该通槽用于依次摆放聚磁环(15)和电路板(16)，电路支撑架(17)弧形板的两端设计连接杆，连接杆与弹性板(20)通过螺钉实现铰接，详细结构如图9所示，俯视图看到的两圆形投影为张紧连杆(21)固定两个电路支撑架(17)的位置。弹簧上挡板(11)由四个螺钉固定在内衬(09)上，弹簧上挡板(11)用于固定顶部弹簧(12)、链接轴(13)和底部弹簧(14)的位置。链接轴(13)托盘的上方安装顶部弹簧(12)，下方安装底部弹簧(14)，当链接轴(13)受力时压缩顶部弹簧(12)或底部弹簧(14)。链接轴(13)底部铰接内衬(09)起到传递径向力的作用。
图10为本发明中钢丝绳理想化安装示意图，即钢丝绳无摆动现象时平稳通过探伤仪内部的情况。然而在绝大多数实际工作场合中，钢丝绳都有若干频率和幅角的摆动，此时随动装置运作发挥作用，随动装置的工作原理为：钢丝绳(24)在探伤仪内发生摆动，钢丝绳(24)直接推动弹性板(20)与电路支撑架(17)，电路支撑架(17)带动滚轮(03)在滑槽支撑架(18)内径向移动，向上摆动时上方顶部弹簧(12)和下方底部弹簧(13)压缩缓冲钢丝绳产生的推力，弹性板(20)受力向上推动缓冲挡板(10)转动一个角度，由于两个电路支架受中间张紧连杆(21)保持间距固定，如图11所示，向下摆动时运动方向相反，因此始终使得霍尔元件与钢丝绳的提离值保持在规定范围内。
图12为本发明中张紧连杆工作示意图。在电路支撑架(17)的两端的底板上开矩形槽，槽口的大小为张紧连杆(21)可以正常插入的尺寸，以矩形槽的对角线做为直径，在电路支撑架的底板上平面，围绕矩形槽的中心加工一个盲孔，在其下平面加工相同的盲孔。当张紧连杆(21)插入时旋转90°，张紧连杆(21)卡紧下两个电路支撑架(17)的距离，此时检测电路与钢丝绳(24)之间的提离值保持不变。当更换不同尺寸的钢丝绳(24)时，可以通过更换不同长度的张紧连杆(21)改变提离值，以保证实际的需求。
Claims (7)
1.随动式钢丝绳探伤仪，其特征在于，可调随动装置包括：
弹性板，用于承受钢丝绳的径向力并反馈给弹簧系统和滑动系统；
滑槽支架，为电路支撑架的径向运动提供移动空间；
缓冲挡板，为安全保护件，通过铰接与弹性板相连，每个弹性板的左右两侧各有三个缓冲挡板；
电路支撑架，用于支撑整个电路在滑槽支架中做径向运动；
弹簧缓冲系统，为随动装置缓冲径向力的主要部件；
张紧连杆，用于固定两个电路支撑架的距离，当改变电路支撑架的距离时，调节提离值的大小。
2.根据权利要求1所述弹性板，其特征在于：
所选弹性板视所检测的钢丝绳的绳径而定，其半径的大小和厚度与被检测的钢丝绳直径有关，弹性板的圆弧外面有安装链接轴和缓冲挡板的凸台。
3.根据权利要求1所述的滑槽支架，其特征在于：
两侧有四个矩形凸台，该凸台起到固定滑槽支撑架与内衬的作用；
为保证电路支撑架的固定轴实现径向移动，在滑槽支架的中间位置加工矩形槽。
4.根据权利要求1所述的缓冲挡板，其特征在于：
缓冲挡板上部为厚度较小的矩形板，下部是厚度较大的多边形；
在下部多变形的恰当位置设置铰孔，用于固定在弹性板的两端；
缓冲挡板的界面形状尺寸视工作环境而定，对于高速摆动较大的钢丝绳，采用界面较宽的尺寸；对于一般工作状态的钢丝绳，选取界面较小的尺寸。
5.根据权利要求1所述的电路支撑架，其特征在于：
在电路支撑架的中间部位开有对应聚磁环和电路板矩形槽，槽孔的宽度视聚磁环和电路板的厚度而定；
在电路支撑架的两侧设有两固定轴，该位置用于安装滚轮，以方便实现整个随动装置的径向运动；
电路支撑架的中间端板的两侧焊接连接杆，该连接杆通过铰接连接弹性板，实现径向力的传递
在底板的两侧加工矩形通槽，并在矩形通槽的中间位置加工盲孔，该位置为张紧连杆配合的位置。
6.根据权利要求1所述的弹簧缓冲系统，其特征在于：
顶部弹簧、底部弹簧和链接轴，链接轴通过螺钉铰接安装在弹性板上；
链接轴整体为叉架式结构，在其中间部位设计具有适当厚度的圆盘，该圆盘用于承载顶部弹簧和底部弹簧的压力；
顶部弹簧和底部弹簧通过弹簧上挡板的压力配合在内衬的孔腔中。
7.根据权利要求1所述的张紧连杆，其特征在于：
张紧连杆的两端有两组相互平行的矩形板，两矩形板之间的距离与电路支撑架在底部加工矩形槽的深度相等；
长度视钢丝绳的直径和实际工况提离值所确定，在随动装置中通过更换不同长度的张紧连杆以调节钢丝绳与检测电路的提离值。
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