專利名稱：雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及動靜態(tài)張力傳感器，適用于客貨運輸索道、斜拉橋及懸索橋張拉索、起重繩、電梯鋼絲繩等索張力的測量。特別是一種雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器。
鋼索(鋼絲繩、鋼鉸線)是工程結構中用于承受拉力的理想構件。鋼索中張力及其真實變化情況無疑對索結構工程及機械設備的設計、安裝、使用、維護具有重要意義。
目前，檢測鋼索張力的方法主要有動力學測力法、靜力學測力法及幾何法。幾何法僅限測量靜張力且測量誤差大，方法落后，一般很少采用。動力學測量方法通過測試索的動力學參數及其變化來測定索張力。這一測量方法以索自振頻率測試力法居多，但愿該測力系統(tǒng)只能測量索靜態(tài)平均張力，且受支承條件，索自重及其它因素影響，其測量結果及可靠性一般并不滿意，因而應用范圍極為有限。在靜力學測力方法中，多數是在索端串接測力傳感器、油壓千斤頂，對于無法卸載及處于運動中的承載索，這種測量方法無法采用。
因此，采用接觸式測量方法無疑是測定鋼索張力的十分理想的手段。盡管也有人采用該方法研究出相應的傳感器(見中國實用新型專利張力傳感器(專利號CN93211342.7))，但因未考慮鋼索自重及抗彎剛度等因素對測量信號的影響，其測量結果帶有較大的誤差，測量精度低，多用于如輸電線等柔軟線材的張力測定。
本實用新型的目的是提供一種能在現場測量且結構簡單、操作方便、應用范圍廣、測量精度高的雙跨接觸式動靜態(tài)鋼索張力傳感器。
本實用新型是這樣實施的，雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，主要包括傳感器及下壓加載裝置(9)等，其特征在于傳感器由測量傳感器(1)及標定傳感器(5)組成，兩傳感器均包括等強度梁(6)及可在等強度梁上作相對運動的下壓加載裝置(9)，等強度梁兩端設有滑輪組(4)，下壓加載裝置為兩側架(15)的底部是可拆卸連接的旋孔板(19)，旋孔板上設螺孔，孔內設套有定位套筒(16)的加壓螺栓(8)，加壓螺栓端部與壓力傳感器(17)相接觸，壓力傳感器另端與等強度梁相接觸，側架(15)的頂部設被測鋼索(3)。
本實用新型還可以這樣實施雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，測量傳感器(1)與標定傳感器(5)互不連接或通過滑輪組(4)可轉動連接；測量傳感器與標定傳感器上的等強度梁(6)不等長，等強度梁上部與鋼索(3)間有間隙。下壓加載裝置(9)設在等強度梁中部，在下壓加載裝置側架(15)的兩側至少設有1對滾輪(10)；所述的旋孔板(19)與側架(15)的可拆卸連接為螺栓、銷槽或壓緊機構連接，加壓螺栓下端設有可沿側架(15)內腔作上下運動的上頂板(18)，側架的上部設有滑輪組(4)或弧形板(24)。上頂板(18)與加壓螺栓(8)為固定、可拆卸連接或不連接，加壓螺栓的螺帽與螺栓為固定或可拆卸連接，上頂板(18)及等強度梁(6)與壓力傳感器(17)接觸處設有與壓力傳感器端部相適應的凹坑。每套裝置配置數個長度不同的定位套筒(16)。
本實用新型包含大、小二跨測力傳感器，每一跨結構相同，均設有等強度梁，區(qū)別在于兩傳感器的等強度梁長度不同，等強度梁兩端設有滑輪，當需要兩跨傳感器同時測量時，兩跨傳感器通過滑輪組可轉動的連接在一起，也可兩跨不連接，使用時依次測量。在梁中部的兩側均設有滾輪，使裝于其上的下壓加載裝置能在滾輪限位及導向的作用下平穩(wěn)的作上下往復運動，從而減小了測量誤差。兩傳感器由滑輪連接，調整較為方便。下壓加載裝置可沿等強度梁作相對運動，并可方便地基安裝調整。使用上頂板是為了使壓力傳感器安裝位置穩(wěn)定，為了更加穩(wěn)定可靠，還可在上頂板及等強度梁與壓力傳感器接觸處設置與壓力傳感器相適應的凹坑。通常上頂板與加壓螺栓分離，也可采用上頂板與加壓螺釘下端固定連接，加壓螺栓上端由螺帽調節(jié)。將外購標準的壓力傳感器直接置于等強度梁凹槽與壓下加載裝置之間，消除了采用傳統(tǒng)簡支梁式傳感器造成的遲滯誤差，使其結構簡單而緊湊，有利于提高測量精度。當被測鋼索直徑較細時，下壓加載裝置上端采用滑輪組，當被測鋼索直徑較大時，下壓加載裝置上端采用與側架光滑連接的圓弧板。
本實用新型實現了鋼索張力的現場標定、現場測量，既能將傳感器懸掛于測量系統(tǒng)(如索道等結構)，又能將其固定于如起重機，斜張橋等測量系統(tǒng)機架上，應用上十分方便。另外，將壓力傳感器直接安裝于下壓加載裝置中，消除了采用簡支梁式傳感器造成的遲滯誤差，使其結構簡單而緊湊。本實用新型突出優(yōu)點在于考慮鋼索抗彎剛度對測量信號的影響，結構簡單，操作方便，測量精度高，適應范圍廣。能消除支座條件、鋼索自重、傳感器重量等外界因素對測量結果的影響，測量精度一般可達1％。能滿足工程方面的較高要求。
以下結合附圖及實施例進一步說明本實用新型的技術方案。


圖1是接觸式鋼索張力傳感器測量原理圖圖2是單跨接觸式鋼索張力傳感器測量示意圖圖3是雙跨接觸式鋼索張力傳感器測量示意圖圖4是本實用新型裝配結構主視圖圖5是本實用新型裝配結構俯視圖圖6是本實用新型A-A滑輪組剖視圖圖7是本實用新型設滑輪組的下壓加載裝置主視圖圖8是本實用新型設滑輪組的下壓加載裝置C-C剖視圖圖9是本實用新型設弧形板的下壓加載裝置主視圖
圖10是本實用新型下壓加載裝置B局部放大圖實施例1雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器(如圖4、6、8)設兩個等強度梁長度不等的張力傳感器，跨度為l1者是測量傳感器(1)，跨度為l2是標定傳感器(5)。各等強度梁兩端均由螺釘(7)連接的滑輪組(4)。兩傳感器的連接是在等強度梁之間采用一套滑輪組(4)連接，見圖4、圖6?；喗M(4)由滑輪軸(11)、滑輪(12)、軸承(13)、擋圈(14)、隔圈(20)組成。在等強度梁中部設有與等強度梁可相對運動的下壓加載裝置(9)，在梁中部的前后面、下壓加載裝置的左右兩側，各設上下兩組由滾柱組成的滾輪(10)，使其形成限制下壓加載裝置運動方向的滑道，并使其運動靈活。下壓加載裝置(9)是在兩塊側架(15)上部由起壓下作用的滑輪組(4)中的滑輪軸(11)連接，軸上裝有滑輪(12)、軸承(13)、隔圈(20)及擋圈(14)，軸端由螺帽(7)固定。側架下方由螺釘(21)連接旋孔板(19)，旋孔板上制一螺孔，孔內裝加壓螺栓(8)，加壓螺栓上配長度不等的數個定位套筒(16)，加壓螺栓上方置上頂板(18)，上頂板上制出與壓力傳感器(17)端部相適應的凹坑，上頂板與等強梁之間置外購的標準壓力傳感器(17)，當外購的標準壓力傳感器外形較大、易于安裝平穩(wěn)時也可不設上頂板。被測鋼索(3)置于等強度梁上方的滑輪槽中，等強度梁上部與鋼索間有間隙。本實施例多用于測量直徑較小的鋼索。
實施例2下加壓裝置上采用弧形板車的雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器(如圖2、9、10)測量傳感器(1)，標定傳感器(5)之間不連接。下壓加載裝置(9)的兩側架(15)上方由相同材料光滑連接一弧形板(24)，或兩側架與弧形板制為一體，不設滑輪組。旋孔板(19)與側板采用銷槽連接，即在側架兩內側制出槽(22)，旋孔板(19)兩側制出臺階，凸出的下臺階即為銷(23)，該銷可在槽內相對運動，下壓加載裝置中的其它部份均與實施例子相同。本實施例適宜于測量直徑較大的鋼索。測量時先用標定傳感器測出相關信號，再用測量傳感器測出鋼索張力。
本實用新型的原理如
圖1(1)、靜張力測量首先利用測量傳感器(1)測量鋼索，將傳感器上的三點與鋼索被測表面接觸，即兩側滑輪加下壓加載裝置上的滑輪，利用被測索段產生類似于三點彎曲的局部變形(見
圖1)，在C輪相對于A、B兩輪向下壓緊過程中，產生位移信號δ1及壓緊力信號P1，這里δ1的大小由壓下加載裝置所設計的定位套簡的長短控制，而P1的大小由壓力傳感器(17)獲得的信號經外接的應變儀測定。然后用上述方法將標定傳感器(5)放置于被測索段，相應地獲得測量信號δ2,P2，通過導出的索張力計算公式即可獲得索靜張力。
為便于測量，通過分別對標定傳感器及測量傳感器的二次測量，選擇合理的定位套筒，可使δ1=δ2=δ，則能更方便地測出鋼索靜張力。
(2)、動張力測量令鋼索靜止，將測量傳感器置于被測點，其靜態(tài)測量信號為Pj、δ、Tj，保持測力傳感器夾緊狀態(tài)不變，將壓力傳感器的輸出信號P接入動態(tài)應變儀，并在調平后令鋼索運動，用光線示波器記錄動力信號，經動態(tài)標定后即可測量動張力。
即T=Tj+Td式中Tj一靜張力，Td在Tj的基礎上，鋼索運行時張力的變化幅度，即動張力幅值。
Td=ζ(P-Pj)測量時，先將傳感器的等強度梁置于鋼索下方，旋開下壓加載裝置的加壓螺栓，撤下旋孔板及上頂板，通過等強度梁兩側滾輪組形成的滑道插入下壓加載裝置，并將上頂板及旋孔板裝入，然后用加壓螺栓將等強度梁與下壓加載裝置二者連接懸掛于鋼索上(見圖4)。最后再根據測量鋼索的要求，決定是否將傳感器固定于機架上。
權利要求1.雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，主要包括傳感器及下壓加載裝置(9)等，其特征在于傳感器由測量傳感器(1)及標定傳感器(5)組成，兩傳感器均包括等強度梁(6)及可在等強度梁上作相對運動的下壓加載裝置(9)，等強度梁兩端設有滑輪組(4)，下壓加載裝置為兩側架(15)的底部是可拆卸連接的旋孔板(19)，旋孔板上設螺孔，孔內設套有定位套筒(16)的加壓螺栓(8)，加壓螺栓端部與壓力傳感器(17)相接觸，壓力傳感器另端與等強度梁相接觸，側架(15)的頂部設被測鋼索(3)。
2.如權利要求1所述的雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，其特征在于測量傳感器(1)與標定傳感器(5)互不連接或通過滑輪組(4)可轉動連接；測量傳感器與標定傳感器上的等強度梁(6)不等長，等強度梁上部與鋼索(3)間有間隙。
3.如權利要求1所述的雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，其特征在于下壓加載裝置(9)設在等強度梁中部，在下壓加載裝置側架(15)的兩側至少設有1對滾輪(10)；所述的旋孔板(19)與側架(15)的可拆卸連接為螺栓、銷槽或壓緊機構連接，加壓螺栓下端設有可沿側架(15)內腔作上下運動的上頂板(18)，側架的上部設有滑輪組(4)或弧形板(24)。
4.如權利要求3所述的雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，其特征在于上頂板(18)與加壓螺栓(8)為固定、可拆卸連接或不連接，加壓螺栓的螺帽與螺栓為固定或可拆卸連接，上頂板(18)及等強度梁(6)與壓力傳感器(17)接觸處設有與壓力傳感器端部相適應的凹坑。
5.如權利要求2所述的雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器，其特征在于每套裝置配置數個長度不同的定位套筒(16)。
專利摘要雙跨接觸式鋼索動靜張力傳感器,主要包括傳感器及下壓加載裝置(9)等,其特征在于傳感器由測量傳感器(1)及標定傳感器(5)組成,兩傳感器均包括等強度梁(6)及下壓加載裝置(9),等強度梁兩端設有滑輪組(4)。本實用新型結構簡單、操作方便、應用范圍廣、測量精度高、能消除支座條件、鋼索自重、傳感器重量、鋼索抗彎剛度等因素對測量結果的影響,能滿足工程方面的較高要求。
文檔編號B60P1/04GK2463231SQ0024524
公開日2001年12月5日 申請日期2000年12月5日 優(yōu)先權日2000年12月5日
發(fā)明者姚文斌, 何天淳, 文宏光, 羅成玲, 李劍云 申請人:昆明理工大學