CN201121409Y - 吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置，包括钢丝绳引导机构(1)、压力传感器(2)和钢丝绳(3)，钢丝绳引导机构(1)包括箱体(1.1)以及装置于箱体(1.1)内的上、中、下三只钢丝绳引导轮，钢丝绳(3)自箱体(1.1)中间由上至下穿过，三只钢丝绳引导轮使钢丝绳(3)自上至下绕成“S”形；压力传感器(2)竖向装置于箱体(1.1)内，压力传感器(2)置于中间一只钢丝绳引导轮(1.3)的同侧，压力传感器(2)的下端与箱体(1.1)固定，压力传感器(2)的上端为自由端构成单臂梁电阻应变片压力传感器结构，中间一只钢丝绳引导轮(1.3)装置于压力传感器(2)的自由端。本实用新型与单片机系统相配合使用后在钢丝绳载荷超过限定值时，自动有效的切断提升开关控制电源，起到超载保护的功能。

Description

吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置

技术领域

本实用新型涉及一种高处作业用吊篮，尤其是涉及一种吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置。属建筑机械技术领域。

背景技术

高处作业吊篮是外墙装修、清洗和维护作业不可缺少的载人设备。由于该产品在国内起步较晚，国内一些单位对其关键技术还一直未能很好地掌握，使得该产品品种比较单一，发展速度较慢，产品的可靠性不高，致使吊篮在施工作业中一些事故屡屡发生，给社会和人民的生命安全造成了很大的影响。目前国内高处作业吊篮安全装置中仅配有摆臂防倾斜式安全锁，并没有成熟可靠的重量超载保护限制器得到运用。因此，开展对吊篮安全装置可靠性的研究，迅速掌握其关键技术，尽快研制出新型的安全超载保护装置，为施工单位提供安全、可靠的产品有其重要意义。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种具有安全超载保护功能的吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置，其特征在于所述测力装置包括钢丝绳引导机构、压力传感器和钢丝绳，

所述钢丝绳引导机构包括箱体以及装置于箱体内的上、中、下三只钢丝绳引导轮，钢丝绳自箱体中间由上至下穿过，三只钢丝绳引导轮在箱体内的布置方式为：上、下两只钢丝绳引导轮布置于钢丝绳的一侧，中间一只钢丝绳引导轮布置于钢丝绳的另一侧，且中间一只钢丝绳引导轮与上、下两只钢丝绳引导轮在箱体内左、右错位布置，三只钢丝绳引导轮的外缘中间均开设有钢丝绳引导槽，并使钢丝绳左、右两侧分别嵌置于上、下两只钢丝绳引导轮和中间一只钢丝绳引导轮的引导槽内，三只钢丝绳引导轮使钢丝绳自上至下绕成“S”形；

所述压力传感器竖向装置于箱体内，压力传感器置于中间一只钢丝绳引导轮的同侧，压力传感器的下端与箱体固定，上端为自由端构成单臂梁电阻应变片压力传感器结构，中间一只钢丝绳引导轮装置于压力传感器的自由端。

本实用新型涉及的吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置，与单片机系统相配合使用后构成一种由单片机系统为核心组成的智能化仪器，是专门用于测量、显示高处作业吊篮这种钢丝绳提升机设备的起重量值和控制起重超载的高精度测控仪器。用它可以实现高处作业吊篮负荷重量指示数字化，并在钢丝绳载荷超过限定值时，自动有效的切断提升开关控制电源，起到超载保护的功能。满足了《高处作业吊篮安全规则(JGJ5027-1992)》的对安全装置的要求。

附图说明

图1为吊篮结构示意图。

图2为吊篮工作时两边钢丝绳受力状况图。

图3为本实用新型吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置结构示意图。

图4为实用新型吊篮用钢丝绳超载限制器的压力传感器结构示意图。

图5为实用新型吊篮用钢丝绳超载限制器的钢丝绳的轴向拉力转化为受压引导轮压力的受力结构示意图。

图6为与实用新型吊篮用钢丝绳超载限制器相配合的自动控制单片机系统的的流程图。

图中：引导机构1、压力传感器  2、钢丝绳  3、吊篮  4、提升机  5、安全锁  6、超载限位器安装位置  7、箱体1.1、上、下两只钢丝绳引导轮1.2、中间一只钢丝绳引导轮1.3、钢丝绳引导槽1.4、应变孔2.1、固定端2.2、自由端2.3。

具体实施方式

参见图3，本实用新型吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置，主要由钢丝绳引导机构1、压力传感器2和钢丝绳3组成。它与单片机系统相配合使用，实现高处作业吊篮负荷重量指示数字化，并在钢丝绳载荷超过限定值时，自动有效的切断提升开关控制电源，起到超载保护的功能。所述钢丝绳引导机构1由箱体1.1以及装置于箱体1.1内的上、中、下三只钢丝绳引导轮组成。钢丝绳3自箱体1.1中间由上至下穿过，三只钢丝绳引导轮在箱体1.1内的布置方式为：上、下两只钢丝绳引导轮1.2布置于钢丝绳3的一侧，中间一只钢丝绳引导轮1.3布置于钢丝绳3的另一侧，且中间一只钢丝绳引导轮1.3与上、下两只钢丝绳引导轮1.2在箱体1.1内左、右错位布置，三只钢丝绳引导轮的外缘中间均开设有钢丝绳引导槽1.4，并使钢丝绳3左、右两侧分别嵌置于上、下两只钢丝绳引导轮1.2和中间一只钢丝绳引导轮1.3的引导槽内，三只钢丝绳引导轮使钢丝绳3自上至下绕成“S”形。所述压力传感器2竖向装置于箱体1.1内，压力传感器2置于中间一只钢丝绳引导轮1.3的同侧，压力传感器2的下端与箱体1.1固定，上端为自由端构成单臂梁电阻应变片压力传感器结构，中间一只钢丝绳引导轮1.3装置于压力传感器2的自由端。所述三只钢丝绳引导轮为导向轮、轴承或滚轮等。具体设置思路如下：

一、钢丝绳测力装置的设计

吊篮(如图1)是用钢丝绳从建筑物顶部通过悬挂机构沿建筑物立面使工作平台垂直升降的起重设备，其工作原理是采用工作平台通过提升装置使其沿着钢丝绳向上爬升。爬升高度可以任意选定。吊篮工作时其主要受力部件是提升机和钢丝绳，因此如何选择受力部位作为超载限制器测量的传力部位是关键，考虑到提升机的结构整体性和安装必须固定的因素，我们采取以钢丝绳作为传力部位的设计原理，具体安装位置如图1。而吊篮工作状态时，钢丝绳两边的受力不均匀性、上升或下降的活动性、及晃动时左右的摇摆性等特点都是在设计时所必须考虑和解决的。

吊篮工作时两边钢丝绳受力状况如图2，两边钢丝绳受拉力F1和F2，吊篮重G0，货物重G1。则有矩平衡方程可得：

F₁+F₂＝G₀+G₁

$F_1\·L_1-G_0\·\frac{L}{2}=F_2\·(L-L_1)$

由方程组可以得出，当G₀、G₁、L固定不变时，F₁和F₂随着L₁的变化而变化，而F₁和F₂两力之和则是固定值G₀和G₁的和。为了解决吊篮工作状态时，钢丝绳两边的受力不均匀性，测量出各种工况时吊篮和货物总重是否超载，我们采用了在两边钢丝绳上都装测力传感器，把两边的测力叠加的计算方案。这样就很好的解决了实际工况时钢丝绳两边的受力不一致，利用单边测量不正确的难题。

吊篮工作状态时，钢丝绳相对提升机和吊篮是上下运动的，利用传统的测力装置测量钢丝绳受力后的变形量，必须与钢丝绳固定，这样测力装置就必须跟着钢丝绳一起上下运动，这是现场工况所不允许的，吊篮上升高度是任意性的，最大高度可达200m，测力装置不可能任意去配数据信号导线，且测力装置跟钢丝绳一起暴露在外，容易受损。为此，我们创新设计了滚动式钢丝绳测力装置(如图3)，测力装置固定在吊篮上不动，钢丝绳在测力装置中可以上下运动，不影响上升高度。钢丝绳运动时，测力装置的工作原理为摩擦轮原理，依靠钢丝绳测力装置的三个引导轮使钢丝绳绕成“S”形，通过受压引导轮，把钢丝绳轴向拉力变化转化为受压引导轮的压力变化，再经过压力传感器把拉力变化信号转化为电信号，完成钢丝绳轴向拉力的测量。受力、传力部位的引导轮与钢丝绳的接触面采用高光洁度，有效的减少了受压引导轮和钢丝绳间的摩擦力，减少了钢丝绳上下运行的磨损。

吊篮工作状态时，钢丝绳相对吊篮上下运动的同时，相对吊篮还有左右摇摆晃动的运动，因此在设计固定时，我们限制了钢丝绳测力装置相对吊篮的上下和前后运动，允许钢丝绳测力装置随钢丝绳相对吊篮的左右摇摆而晃动。由于钢丝绳测力装置中受压引导轮受压角度和拉力的恒定，钢丝绳测力装置的左右摇摆不会对钢丝绳的拉力有影响。同时也解决了钢丝绳测力装置和吊篮刚性固定后，钢丝绳对测力装置的冲击。

二、钢丝绳测力装置中压力传感器的设计

由于采用旁压式的测力方法，考虑到钢丝绳的磨损，压力传感器的设计采用单臂梁电阻应变片压力传感器设计(如图4)。其工作原理为：钢丝绳拉力通过受压引导轮的滚动一部分转化对受压引导轮的压力F_压，受压引导轮由弹性体固定支撑，F_压引起弹性体的变形，通过电阻应变片组成应变电桥对应变孔的应变变化测量，以电信号传输给处理电路。

设计特点：

1、钢丝绳的轴向拉力转化为受压引导轮压力的受力结构示意图如图5，由于钢丝绳是柔性材料，受压引导轮两端的钢丝绳的轴向拉力F_拉相等，则受压引导轮压力F_压其计算公式如下：

F_压＝F_拉·Sinα+F_拉·Sinβ

由上面公式可以得出受压引导轮压力F_压和钢丝绳的轴向拉力F_拉的关系。可见由于倾斜角度(α、β)取值较小，F_压相对F_拉要小的多，这样就可以利用较小的压力来测量较大的钢丝绳拉力，也减少了弹性体的变形量，增加了弹性体的使用寿命。

2、采用受压引导轮传递压力，避免了钢丝绳与传感器弹性体的直接接触，有效的减少了磨损，且钢丝绳与引导轮接触受力，其接触面小，受力集中，有利于精确测量钢丝绳拉力的大小。

3、采用单臂梁变形结构，可以减少弹性体的尺寸，增加弹性体变形灵敏度，有利于测量较小的变形，提高了整机的分辨力。

4、采用电阻式应变传感器，电桥采用等臂全桥结构，保证输出灵敏度，另外增加调节电阻，控制零漂和温差补偿。

三、自动控制单片机系统的设计

针对吊篮工作状态时的特点，我们进行自动控制单片机系统和控制程序设计，设计原理为：通过对原始传感器信号放大，实现对实际重量的采集，通过单片机处理，并对原始信号0端及100％载荷时传感器信号的标定，实现对重量信号的获取及处理，得到当前系统是否超载，当系统接近超载时发出声光报警，发生超载时立刻切断电源，以保护人生安全。

程序系统还可根据用户需要，对吊篮工作状态时的其它信号进行采集和控制，如油压信号显示等，后附系统流程图6。

经过产品的试制及用户现场验证证明，本实用新型钢丝绳超载限制器设计合理、结构简单、使用可靠，是高处作业吊篮理想的安全装置，很好地满足高处作业吊篮施工作业的需要，使吊篮的安全性和可靠性大大地提高，推广应用前景巨大。

Claims (2)

1、一种吊篮用钢丝绳超载限制器的测力装置，其特征在于所述测力装置包括钢丝绳引导机构(1)、压力传感器(2)和钢丝绳(3)，

所述钢丝绳引导机构(1)包括箱体(1.1)以及装置于箱体(1.1)内的上、中、下三只钢丝绳引导轮，钢丝绳(3)自箱体(1.1)中间由上至下穿过，三只钢丝绳引导轮在箱体(1.1)内的布置方式为：上、下两只钢丝绳引导轮(1.2)布置于钢丝绳(3)的一侧，中间一只钢丝绳引导轮(1.3)布置于钢丝绳(3)的另一侧，且中间一只钢丝绳引导轮(1.3)与上、下两只钢丝绳引导轮(1.2)在箱体(1.1)内左、右错位布置，三只钢丝绳引导轮的外缘中间均开设有钢丝绳引导槽(1.4)，并使钢丝绳(3)左、右两侧分别嵌置于上、下两只钢丝绳引导轮(1.2)和中间一只钢丝绳引导轮(1.3)的引导槽内，三只钢丝绳引导轮使钢丝绳(3)自上至下绕成“S”形；

所述压力传感器(2)竖向装置于箱体(1.1)内，压力传感器(2)置于中间一只钢丝绳引导轮(1.3)的同侧，压力传感器(2)的下端与箱体(1.1)固定，上端为自由端构成单臂梁电阻应变片压力传感器结构，中间一只钢丝绳引导轮(1.3)装置于压力传感器(2)的自由端。

2、根据权利要求1所述的一种吊篮用钢丝绳超载限制器，其特征在于：所述三只钢丝绳引导轮为轴承、滚轮或导向轮。

Images