CN102494829B - 一种纵向电感式钢丝绳张力检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种纵向电感式钢丝绳张力检测方法和装置，装置包含对称扣合设置在钢丝绳上的卡罩和卡座，卡罩和卡座的外部设有保护套，卡罩和卡座的卡头分别设有将其紧固在钢丝绳上的螺栓，卡罩和卡座的卡头与钢丝绳之间设有橡胶垫，卡座内设有中空基座，中空基座内设有信号处理单元，中空基座顶部设有绝缘套筒，绝缘套筒外部缠有线圈，线圈通过接线端子与信号处理单元相连接；卡罩内设有与绝缘套筒相配合的柱状导磁铁芯。利用电感测距原理可以测量钢丝绳长度的微小变化量，然后通过计算得出钢丝绳张力并由无线发送芯片将钢丝绳张力发送到接收装置。具有适用范围广，安装和使用方便，测量精度高的特点。

Description

一种纵向电感式钢丝绳张力检测方法和装置

技术领域

本发明专利涉及一种钢丝绳张力检测装置，尤其是一种适用于提升机、电梯、绞车等设备提升或者牵引时钢丝绳张力实时检测的纵向电感式钢丝绳张力检测方法和装置。

背景技术

钢丝绳作为一种牵引、承载的关键构件，广泛应用于煤矿、冶金、高层建筑提升、交通运输等国民经济建设的各个领域，起着十分重要的作用。钢丝绳在工作过程中，由于载荷的波动、磨损、卡住等因素，导致钢丝绳张力发生很大的变化，甚至发生断裂而造成机毁人亡的事故，因此需对钢丝绳的张紧状态进行实时检测。目前钢丝绳张力检测方法分为三种类型：一种是敲击振波法，其主要利用张力与钢丝绳振动频率或者行波的传播速度之间的关系等来实现对钢丝绳张力的测量，例如：公告号为CN100485334C的发明专利公开的《电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪》和公告号为CN1060135C的发明专利公开的《电梯的吊索张力测定装置》，存在的不足是不能够动态测量钢丝绳的实时张力，另外其数学模型是建立在不考虑钢丝绳自重的基础上，因此测量精度较低；第二种是串联法，其基本原理是在钢丝绳与提升或者牵引重物之间串联一测力传感器来达测量钢丝绳张力，其不足是灵敏度较低，而且破坏钢丝绳运行的整体性；第三种是三点弯曲法，根据力的合成与分解原理实现钢丝绳张力测量例如，公开号为CN101476955的发明专利公开的《绳索张力测定装置》，其不足之处是对装置的安装精度要求较高，对中间施力点的位移要求也比较高。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、测量精度高的纵向电感式钢丝绳张力检测方法和装置。

技术方案：本发明的纵向电感式钢丝绳张力检测装置，包括分别扣合在钢丝绳上的卡罩和卡座，卡罩的罩口与卡座的座口间隔相对，卡罩和卡座端部分别设有紧固螺栓，卡罩和卡座与钢丝绳扣合处设有橡胶垫，所述的卡座内对称设有两个中空基座，两个中空基座的顶部分别设有绝缘套筒，绝缘套筒外部缠绕有线圈，中空基座内设有信号处理单元，所述的卡罩内对称设有与绝缘套筒间隙配合的柱状导磁铁芯。

所述卡罩的罩口与卡座的座口间隔相对的间距为5～10mm；所述的卡罩与卡座的外部对称扣合有固定在卡罩上的保护套，保护套的扣合缝与卡罩和卡座的扣合缝成90度；所述的卡座与保护套间隙配合。

本发明的纵向电感式钢丝绳张力检测方法，包括如下步骤：

a、首先将内部设有信号处理单元、中空基座和绝缘套筒的卡座卡套在靠近提升容器或牵引容器相连接的钢丝绳上，并通过螺栓固定；在卡座上方的钢丝绳上安装内部设有柱状导磁铁芯的卡罩，根据钢丝绳的受力情况调节卡罩的罩口与卡座的座口之间距离，并用螺栓固定住卡罩； 

b、测量钢丝绳未受力时线圈的电感值和卡罩与卡座卡头之间钢丝绳的原长量l； 

c、当钢丝绳提升物料或牵引重物时，通过信号处理单元实时测量钢丝绳受力时线圈的电感值；

d、根据未受力与受力时线圈的电感值的差值计算出卡罩与卡座之间的钢丝绳受力时的伸长量                                                

；

e、信号处理单元根据钢丝绳的原长量l和伸长量

计算出钢丝绳的张力值F，并将数据传送到工控机，实现钢丝绳张力值F的实时检测。

有益效果：本发明利用纵向电感测距原理可以测量钢丝绳长度的微小变化量，然后通过计算得出钢丝绳张力并由无线发送芯片将钢丝绳张力发送到接收装置。将钢丝绳长度变化转换为电感变化，利用电感测距原理，获得钢丝绳长度变化量，经过换算，获得钢丝绳张力；本发明包含对称安装的两个检测单元，可以补偿钢丝绳振动或摆动对测量产生的干扰，无须破坏钢丝绳的连续性，钢丝绳张力检测装置安装和使用方便，维护成本低，可以在不破坏钢丝绳的情况下测量钢丝绳张力。具有适用范围广，安装和使用方便，测量精度高的特点。

附图说明

图1是本发明装置的内结构示意图。

图2是本发明装置的顶部示意图。

图3是本发明装置的信号处理单元框图。

图中：1-橡胶垫，2-卡罩，3-柱状导磁铁芯，4-接线端子，5-线圈，6-信号处理单元，7-钢丝绳，8-卡座，9-中空基座，10-绝缘套筒，11-保护套，12-螺栓,13-螺钉。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的纵向电感式钢丝绳张力检测装置，主要由卡罩2、，柱状导磁铁芯3，接线端子4，线圈5，信号处理单元6，卡座8，中空基座9，绝缘套筒10，保护套11构成，卡罩2和卡座8均由两个半体构成，由两个半体构成的卡罩2和卡座8分别对称扣合在钢丝绳7上，卡罩2的罩口与卡座8的座口间隔相对，卡罩2和卡座8与钢丝绳7扣合在一起的卡头处分别设有紧固螺栓12，卡罩2的罩口与卡座8的座口间隔相对的间距为5～10mm，以保证在检测钢丝绳7张力的过程中卡罩2的罩口与卡座8的座口之间不会因钢丝绳7的伸缩而产生相互碰撞。卡罩2的罩口与卡座8的座口间隔相对处设有固定在卡罩2上的保护套11，卡座8与保护套11间隙配合，保护套11对称两部分的配合缝跟卡罩2和卡座8对称两部分的配合缝成90度。卡罩2和卡座8与钢丝绳7扣合处设有橡胶垫1，所述的卡座8内对称设有两个中空基座9，两个中空基座9的顶部分别设有绝缘套筒10，绝缘套筒10的外表面缠绕有线圈5，两个中空基座9之中至少设有一个信号处理单元6，所述的卡罩2内对称设有与绝缘套筒10间隙配合的柱状导磁铁芯3。

如图2所示，沿钢丝绳7对称分布的卡罩2两部分和卡座8两部分通过螺栓12紧固在钢丝绳7上，卡罩2和卡座8的卡头与钢丝绳7之间设有橡胶垫1；保护套11对称的两部分通过螺钉13分别固定于左右两个卡罩2的顶部并与卡座8为间隙配合，用于隔离卡罩2和卡座8内部与外界，从而防止外界的水气和粉尘等杂质进入卡罩2和卡座8内部影响装置的测量效果。

如图3所示，信号处理单元6包括电桥电路、放大滤波电路，处理器和无线发射芯片。线圈5通过接线端子4与信号处理单元6相连接，通过电桥电路将线圈5的电感变化量转化为电压变化量，转换后的电压信号经过滤波电路和放大电路的处理输入处理器，而后通过无线发送芯片发送到工控机。

本发明的纵向电感式钢丝绳张力检测方法：首先将内部设有信号处理单元6、中空基座9和绝缘套筒10的卡座8卡套在靠近与提升容器或牵引容器相连接的钢丝绳7上，并通过螺栓12固定，在卡座8上方的钢丝绳7上安装内部设有柱状导磁铁芯3的卡罩2，调节卡罩2的罩口与卡座8的座口之间的间距为5~10mm后，用螺栓12固定住卡罩2；通过线圈5和信号处理单元6测量钢丝绳7未受力时的电感值和卡罩2与卡座8卡头之间钢丝绳的原长量l；当钢丝绳7提升物料或者牵引重物时，通过线圈5和信号处理单元6实时测量钢丝绳7受力时的电感值；根据未受力与受力时线圈5的电感值的差值计算出卡罩2与卡座8之间的钢丝绳7受力时的伸长量

；信号处理单元6根据钢丝绳7的原长量l、伸长量

和钢丝绳7已知的参数计算出钢丝绳7的张力F，具体的计算如下所示：

          (1)

式中A为钢丝绳的横截面积，δ为钢丝绳横截面上的应力，其计算公式为：

               （2）

式中E为钢丝绳弹性模量，

为钢丝绳的轴向线应变，其计算公式为：

     （3）

式中l为钢丝绳的端盖到底座之间悬空的钢丝绳长度，△l为l长的钢丝绳长度的变化量。综上得钢丝绳的张力为：

    （4）

信号处理单元6获得张力F后通过无线发送芯片将钢丝绳7的张力F传送到工控机，实现钢丝绳张力F的实时检测。

钢丝绳振动、摆动和旋转会干扰测量单元的结果。针对此问题，本发明将两个测量单元对称安装，通过计算两个测量单元的均值即可消除钢丝绳振动、摆动、旋转的干扰。

Claims (1)

1.一种纵向电感式钢丝绳张力检测装置，其特征在于：它包括分别扣合在钢丝绳（7）上的卡罩（2）和卡座（8），卡罩（2）的罩口与卡座（8）的座口间隔相对，卡罩（2）和卡座（8）扣合端部分别设有将卡罩（2）、卡座（8）固定的紧固螺栓（12），卡罩（2）和卡座（8）与钢丝绳（7）扣合处设有橡胶垫（1），所述的卡座（8）内对称设有两个中空基座（9），两个中空基座（9）的顶部分别设有绝缘套筒（10），绝缘套筒（10）外部缠绕有线圈（5），中空基座（9）内设有信号处理单元（6），所述的卡罩（2）内对称设有与绝缘套筒（10）间隙配合的柱状导磁铁芯（3）。

2.根据权利要求1所述的纵向电感式钢丝绳张力检测装置，其特征在于：所述卡罩（2）的罩口与卡座（8）的座口间隔相对的间距为5～10mm。

3.根据权利要求1所述的纵向电感式钢丝绳张力检测装置，其特征在于：所述的卡罩（2）与卡座（8）的外部对称扣合有固定在卡罩（2）上的保护套（11），保护套（11）的扣合缝与卡罩（2）和卡座（8）的扣合缝成90度。 

4.根据权利要求1、2或3所述的纵向电感式钢丝绳张力检测装置，其特征在于：所述的卡座（8）与保护套（11）间隙配合。

5.一种根据权利要求1所述装置的纵向电感式钢丝绳张力检测方法，其特征在于包括如下步骤：

a、首先将内部设有信号处理单元（6）、中空基座（9）和绝缘套筒（10）的卡座（8）卡套在靠近提升容器或牵引容器相连接的钢丝绳（7）上，并通过螺栓（12）固定；在卡座（8）上方的钢丝绳（7）上安装内部设有柱状导磁铁芯（3）的卡罩（2），根据钢丝绳（7）的受力情况调节卡罩（2）的罩口与卡座（8）的座口之间距离，并用螺栓（12）固定住卡罩（2）； 

b、测量钢丝绳（7）未受力时线圈（5）的电感值和卡罩（2）与卡座（8）卡头之间钢丝绳的原长量l； 

c、当钢丝绳（7）提升物料或牵引重物时，通过信号处理单元（6）实时测量钢丝绳（7）受力时线圈（5）的电感值；

d、根据未受力与受力时线圈（5）的电感值的差值计算出卡罩（2）与卡座（8）之间的钢丝绳（7）受力时的伸长量                                                

；

e、信号处理单元（6）根据钢丝绳的原长量l和伸长量计算出钢丝绳（7）的张力值F，并将数据传送到工控机，实现钢丝绳（7）张力值F的实时检测。

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