CN218212376U - 一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，包括控制采集机构、标准试块加载机构、托架试验机构和电缆桥架承载试验机构，标准试块加载机构在控制采集机构一侧，托架试验机构在标准试块加载机构一侧，电缆桥架承载试验机构位于标准试块加载机构上端，控制采集机构还包括上位机。本实用新型将原先测量使用的千分尺换成不需要人工测量的激光测距仪，解决人工加载均布不等造成的假性失稳或试样侧翻问题和数据采集问题，避免了人工测量的误差，提高工作效率，结果显示更加直观。

Description

一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备

技术领域

本实用新型涉及电缆桥架测试技术领域，具体为一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备。

背景技术

目前在缆线铺设时需要利用桥架进行缆线的辅助支撑工作，而桥架在生产后需要对其质量进行检测，现有检测时如附图4，将试件1通过圆钢2配合V型钢条4安置在钢支架底座3上，然后将负载物通过人工安置在试件1顶端，通过不断添加负载物然后通过千分尺来确定试件1的挠度，判断产品质量，但是现有检测技术具有以下不足：

1、人工作业劳动强度大；为确保加载方式与现有标准规定方法的一致性，满足检验及认证要求，加载方式仍为标准加载块加载，使用中人员劳动强度并未达到根本性减少。

2、试块均布加载试验难度大；按标准制作的典型标准加载块因尺寸的局限性及人员目测的影响，难以达到每次均布实施在简支梁的垂直中心线两侧。在实际测试应用中，两组测距机测量出的简支梁纵向中心试样两侧边的两组挠度值相差较大，虽然标准要求为两组测量值的平均值，但如果施加载荷较大时，当一组测量值已达到规定标准上限值1/200的相对挠度时，持续施加载荷可能会引起简支梁假性失稳或试样侧翻现象，导致检测失败或判定错误。

3、基于基础面的简支梁测试系统误差较大；自制的设备虽然解决了自动记录和绘制载荷挠度曲线及判定承载能力，但为保持与传统测试方法的一致性，保证资质认定及检验需求，挠度值的测试采用了百分表验证测距机测量结果的有效性，测试起始的基础面与简支梁基础面相同，均为水平地面；没有考虑测试时负载对简支梁系统造成的挠度值误差的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，包括控制采集机构、标准试块加载机构、托架试验机构和电缆桥架承载试验机构，所述标准试块加载机构设置在控制采集机构一侧，所述托架试验机构设置在标准试块加载机构一侧，所述电缆桥架承载试验机构位于标准试块加载机构上端，所述控制采集机构还包括上位机；

所述标准试块加载机构包括电缆桥架试样、标准加载块和挠度测试器，所述电缆桥架试样安置在电缆桥架承载试验机构顶端，所述标准加载块安置在电缆桥架试样顶端，所述挠度测试器安置在电缆桥架试样下方；

优选的，所述托架试验机构包括垂直立柱、水平连接柱、滑动式吊装架、滑动式侧立架和侧立式水平连接柱，所述侧立式水平连接柱固定在垂直立柱一侧，所述水平连接柱固定在垂直立柱顶端，所述滑动式侧立架通过滑槽滑动卡接在侧立式水平连接柱一侧，所述滑动式吊装架通过滑槽活动卡接在水平连接柱顶端，当需要对托架进行试验时，试验原理与桥架试验原理相同，将待检测的托架安置在滑动式吊装架顶端或者固定在滑动式侧立架一侧，然后将标准加载块安置在待检测的托架顶端，通过控制采集机构的上位机控制电流大小来控制载荷力，方便托架的质量检测工作；

优选的，所述电缆桥架承载试验机构包括水平调节器、导轨、箱式简支梁、电动轮和V型支撑架，所述水平调节器设置有若干个均匀固定在导轨的底端，所述电动轮固定在箱式简支梁两侧，所述电动轮活动卡接在导轨顶端，所述V型支撑架固定在箱式简支梁顶端，在使用时通过电动轮使得箱式简支梁沿着导轨移动，然后将电缆桥架试样安置在V型支撑架顶端，通过电磁力进行检测，检测时通过挠度测试器来检测电缆桥架试样受力后产生的挠度，如此来对产品进行质量检测。

优选的，所述挠度测试器为激光测距仪，所述挠度测试器与控制采集机构电性连接。

优选的，所述标准加载块包括电流调节器、插接式试验单元和磁场控制器，所述电流调节器和磁场控制器镶嵌固定在插接式试验单元内部，所述标准加载块与控制采集机构电性连接，在使用时利用前后布局的磁场发生器，产生均匀的电磁场(B)，达到试验需要的电磁力，实现逐级持续施加电磁力，依据切割磁力线原理及左手定则，从而在电缆桥架的有效承载面积上形成反作用力做为载荷力，施加在桥架试验位置，完成荷载加载试验。

优选的，所述电动轮的动力机构安装在箱式简支梁内部。

优选的，所述箱式简支梁一侧安装有箱门，从而方便箱式简支梁内部动力机构的维修工作。

优选的，所述箱式简支梁两个为一组，通过电动轮带动箱式简支梁移动，如此来适用不同长度的电缆桥架试样。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过改变电流的大小，代替传统人工添加加载块的试验方法，可有效解决人工劳动强度大、效率低的问题，从而提高试验效率及试验的精确度；

2、本实用新型电磁力加载测试方法依靠计算机编程和电流磁场控制器的作用，可完全按照现行检测方法加载试块的顺序及逐级调节电流大小实现所需载荷大小逐级加载，解决了人工载法反复搬运加载块的劳动强度及安全防护问题及施加载荷时发生的位置偏移和人工加载时的误差偏移；

3、本实用新型将原先测量使用的千分尺换成不需要人工测量的激光测距仪，解决人工加载均布不等造成的假性失稳或试样侧翻问题和数据采集问题，避免了人工测量的误差，提高工作效率，结果显示更加直观。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电缆桥架承载能力测试原理图；

图3为本实用新型智能加载模块示意图；

图4为原测试方法示意图。

图中：1、控制采集机构；2、标准试块加载机构；3、托架试验机构；4、电缆桥架承载试验机构；21、电缆桥架试样；22、标准加载块；23、挠度测试器；31、垂直立柱；32、侧立式水平连接柱；33、滑动式侧立架；34、滑动式吊装架；35、水平连接柱；41、水平调节器；42、导轨；43、箱式简支梁；44、电动轮；45、V型支撑架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，包括控制采集机构1、标准试块加载机构2、托架试验机构3和电缆桥架承载试验机构4，标准试块加载机构2在控制采集机构1一侧，托架试验机构3在标准试块加载机构2一侧，电缆桥架承载试验机构4位于标准试块加载机构2上端，控制采集机构1还包括上位机；

标准试块加载机构2包括电缆桥架试样21、标准加载块22和挠度测试器23，电缆桥架试样21安置在电缆桥架承载试验机构4顶端，标准加载块22安置在电缆桥架试样21顶端，挠度测试器23安置在电缆桥架试样21下方，挠度测试器23为激光测距仪，挠度测试器23与控制采集机构1电性连接，标准加载块22包括电流调节器、插接式试验单元和磁场控制器，电流调节器和磁场控制器镶嵌固定在插接式试验单元内部，标准加载块22与控制采集机构1电性连接，在使用时利用前后布局的磁场发生器，产生均匀的电磁场(B)，达到试验需要的电磁力，实现逐级持续施加电磁力，依据切割磁力线原理及左手定则，从而在电缆桥架的有效承载面积上形成反作用力做为载荷力，施加在桥架试验位置，完成荷载加载试验；

托架试验机构3包括垂直立柱31、水平连接柱35、滑动式吊装架34、滑动式侧立架33和侧立式水平连接柱32，侧立式水平连接柱32通过螺栓固定在垂直立柱31一侧，水平连接柱35通过螺栓固定在垂直立柱31顶端，滑动式侧立架33通过滑槽滑动卡接在侧立式水平连接柱32一侧，滑动式吊装架34通过滑槽活动卡接在水平连接柱35顶端，当需要对托架进行试验时，试验原理与桥架试验原理相同，将待检测的托架安置在滑动式吊装架34顶端或者固定在滑动式侧立架33一侧，然后将标准加载块22安置在待检测的托架顶端，通过控制采集机构1的上位机控制电流大小来控制载荷力，方便托架的质量检测工作；

电缆桥架承载试验机构4包括水平调节器41、导轨42、箱式简支梁43、电动轮44和V型支撑架45，水平调节器41有若干个通过螺栓均匀固定在导轨42的底端，电动轮44通过螺栓固定在箱式简支梁43两侧，电动轮44的动力机构安装在箱式简支梁43内部，箱式简支梁43一侧通过铰链安装有箱门，从而方便箱式简支梁43内部动力机构的维修工作，电动轮44活动卡接在导轨42顶端，V型支撑架45焊接固定在箱式简支梁43顶端，箱式简支梁43两个为一组，通过电动轮44带动箱式简支梁43移动，如此来适用不同长度的电缆桥架试样21，在使用时通过电动轮44使得箱式简支梁43沿着导轨42移动，然后将电缆桥架试样21安置在V型支撑架45顶端，通过电磁力进行检测，检测时通过挠度测试器23来检测电缆桥架试样21受力后产生的挠度，如此来对产品进行质量检测。

工作原理：在使用时通过电动轮44使得箱式简支梁43沿着导轨42移动，然后将电缆桥架试样21安置在V型支撑架45顶端，如此方便对不同长度的电缆桥架试样21进行安置检测，安置完成后，将标准加载块22安置在电缆桥架试样21上端，然后利用前后布局的磁场发生器，产生均匀的电磁场(B)，达到试验需要的电磁力，实现逐级持续施加电磁力，依据切割磁力线原理及左手定则，从而在电缆桥架的有效承载面积上形成反作用力做为载荷力，施加在桥架试验位置，完成荷载加载试验，当需要对托架进行试验时，试验原理与桥架试验原理相同，将待检测的托架安置在滑动式吊装架34顶端或者固定在滑动式侧立架33一侧，然后将标准加载块22安置在待检测的托架顶端，通过控制采集机构1的上位机控制电流大小来控制载荷力，方便托架的质量检测工作。

测试数据与使用的原理说明：

表一人工加载法和本方电磁力加载法试验各项数据对比表

从表一数据对比分析可以发现，按照GB/T23639-2017标准规定的人工加载法，完成一组测试至少需要反复加载十次，第一次需要加载500N的试块，卸载500N的试块，第二次需要加载1000N的试块，卸载1000N的试块，以此类推完成十次加载和卸载，整个试验完成需要搬运55000N的试块，重量约合5.5吨，试验完成共用时间为91.67h，人工劳动强度大且劳动时间长。

电磁力加载法是通过上位机控制电流调节器逐级调节电流的大小并按人工加载法的加载顺序进行计算编程，只需一次布局，通过通断开关控制电磁力的产生和消除，可实现人工重复加载卸载，按设定程序调整各电磁加载块中的电磁大小，在各加载块上分十次逐级施加电磁力，整个试验只需在第一次布局时搬运24个电磁力加载块约480N的重量，即可完成整个试验过程，仅占现人工加载法完成试验所需力的0.87％，所用时间约为1h，占人工加载法完成试验所需时间的1.09％，大大减少检验技术人员的劳动强度和劳动时间；同时设备下方将手动测量的千分尺换成了激光测距仪，有效控制电缆桥架在实验过程中手动测量数据的误差，提高检测效率和精度。

另一方面，电磁力加载法解决了施加载荷时发生的位置偏移和人工加载时的误差偏移，观察表二可知，现行测试方法左右两侧挠度值相差较大，载荷有较大偏移，而本方案测试方法两侧挠度值相差不大，避免了人工加载均布不等造成的假性失稳或试样侧翻问题，解决了人工测量的误差，同时提高测量精度。

设备的基本工作原理为劳伦兹力定律和麦克斯韦电磁方程式，依据F＝BLIsinθ电磁力公式，即在均匀电磁场下(B)，电磁力(F)的大小与通过线圈的电流(I)及线圈长度(L)和磁场夹角(θ)的正弦乘积有关。当线圈中电流的方向与磁场的方向呈90度角时，公式可简写为F＝BLI。依此可得出电磁力的大小与导电板长度、磁场大小、导电板通过的电流大小成正比。假定线圈长度和磁场大小都不变，即BL＝K(常数)，也即电磁力F＝KI，电磁力大小与电流大小成正比关系，如此通过控制一定的线圈长度和逐级增加线圈中电流(I)的方法，利用前后布局的磁场发生器，产生均匀的电磁场(B)，达到试验需要的电磁力，实现逐级持续施加电磁力，依据切割磁力线原理及左手定则，从而在电缆桥架的有效承载面积上形成反作用力做为载荷力，施加在桥架试验位置，完成荷载加载试验，关闭载流体开关，可卸载电磁力，替代人工手动加载和卸下加载块。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，包括控制采集机构(1)、标准试块加载机构(2)、托架试验机构(3)和电缆桥架承载试验机构(4)，其特征在于：所述标准试块加载机构(2)设置在控制采集机构(1)一侧，所述托架试验机构(3)设置在标准试块加载机构(2)一侧，所述电缆桥架承载试验机构(4)位于标准试块加载机构(2)上端，所述控制采集机构(1)还包括上位机；

所述标准试块加载机构(2)包括电缆桥架试样(21)、标准加载块(22)和挠度测试器(23)，所述电缆桥架试样(21)安置在电缆桥架承载试验机构(4)顶端，所述标准加载块(22)安置在电缆桥架试样(21)顶端，所述挠度测试器(23)安置在电缆桥架试样(21)下方。

2.根据权利要求1所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述托架试验机构(3)包括垂直立柱(31)、水平连接柱(35)、滑动式吊装架(34)、滑动式侧立架(33)和侧立式水平连接柱(32)，所述侧立式水平连接柱(32)固定在垂直立柱(31)一侧，所述水平连接柱(35)固定在垂直立柱(31)顶端，所述滑动式侧立架(33)滑动卡接在侧立式水平连接柱(32)一侧，所述滑动式吊装架(34)活动卡接在水平连接柱(35)顶端。

3.根据权利要求2所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述电缆桥架承载试验机构(4)包括水平调节器(41)、导轨(42)、箱式简支梁(43)、电动轮(44)和V型支撑架(45)，所述水平调节器(41)设置有若干个均匀固定在导轨(42)的底端，所述电动轮(44)固定在箱式简支梁(43)两侧，所述电动轮(44)活动卡接在导轨(42)顶端，所述V型支撑架(45)固定在箱式简支梁(43)顶端。

4.根据权利要求3所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述挠度测试器(23)为激光测距仪，所述挠度测试器(23)与控制采集机构(1)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述标准加载块(22)包括电流调节器、插接式试验单元和磁场控制器，所述电流调节器和磁场控制器镶嵌固定在插接式试验单元内部，所述标准加载块(22)与控制采集机构(1)电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述电动轮(44)的动力机构安装在箱式简支梁(43)内部。

7.根据权利要求6所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述箱式简支梁(43)一侧安装有箱门。

8.根据权利要求7所述的一种电磁力加载法桥架承载能力的测试设备，其特征在于：所述箱式简支梁(43)两个为一组。

Images