一种钢丝绳夹紧装置的制作方法

本发明涉及一种钢丝绳夹紧装置，主要应用于风洞天平校准架加载系统中的钢丝绳夹紧，一般夹紧钢丝绳的直径范围为0.5mm～3mm，该装置的设计形式也可应用于其他承载更大的钢丝绳的夹紧。

背景技术：

钢丝绳由高强度钢丝编制而成，具有使用方便、抗拉强度大、可吸收振动等优点。广泛应用于起重设备、客货运索道和卷扬机等场合，在风洞天平校准架的加载系统中，常用钢丝绳连接加载头和砝码盘以传递加载力。

在拉力作用下，处于夹紧状态的钢丝绳段一方面要防止夹紧力过大产生机械损伤而产生断裂，另一方面既要保持钢丝绳夹紧状况良好又要防止因夹紧力不足产生滑绳。目前钢丝绳的夹紧方法主要有浇注套接法和机械夹具夹持法。浇注套接法是将钢丝绳端部的钢丝绳散开，然后注入熔化的合金，待冷却后钢丝绳和接头融为一体。机械夹具夹持法是将钢丝绳夹紧在夹具上，其中夹具有多种形式，可以根据实际情况进行制作。浇注套接法安全可靠，但是需要专业人员和专业工具，一般应用于桥梁索具等固定不动的场合；机械夹具夹持法存在着容易造成夹紧面损伤、夹紧力不够造成钢丝绳打滑等问题，但是其应用比较灵活，可以调节长度和夹紧力。

风洞天平校准架作为标定设备，精度和准度要求比较高，使用的钢丝绳直径也比较小，以前通常使用钢丝扣或者整体式夹紧套夹紧钢丝绳，对心性差，容易打滑，不能保证钢丝绳拉紧的方向与力的理论方向在一定误差范围内，容易产生加载准度误差。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有校准架钢丝绳夹紧技术的不足，发明了一种钢丝绳夹紧装置，该装置使用锥面进行定位和夹紧，定心误差和夹紧力都能满足使用要求。该装置的钢丝绳夹紧段与钢丝绳全部接触，没有间断接触面，使夹紧力均匀的施加在夹紧段的钢丝绳上，不容易损伤钢丝绳。

本发明的技术解决方案是：

提供一种钢丝绳夹紧装置，其特征在于：包括转接头、和2个半锥体衬套和夹紧套；

夹紧套的内孔包括定位段、螺纹段和锥孔段；

2个半锥体衬套组合为锥体，锥体沿轴线具有用于穿过钢丝绳的通孔，锥体装入夹紧套的锥孔段，锥体与锥孔段的锥度一致；

转接头沿轴线具有通孔，转接头的压紧端能够旋入夹紧套的螺纹段并向锥孔段的小端压紧2个半锥体衬套。

同时提供一种利用所述的钢丝绳夹紧装置夹紧钢丝绳的方法，夹紧步骤如下：

(1)根据所需提供的夹紧力计算出所需要施加的预紧力，进而确定扭矩扳手设定的扭矩值；

(2)将2个半锥体衬套按照平面平行的关系装入夹紧套的锥孔段；

(3)将钢丝绳穿入2个半锥体衬套组成的锥体中间的通孔；

(4)将转接头的压紧端旋入夹紧套的螺纹段，直至达到扭矩扳手的设定值；

(5)将转接头的转接端连接到风洞天平的加载头上。

优选的，所述转接头的压紧端旋入夹紧套的螺纹段过程中，持续压紧2个半锥体衬套，使其沿轴线移动，由于受到夹紧套的锥孔段的限制，2个半锥体衬套向内挤压钢丝绳，从而实现钢丝绳的夹紧。

优选的，所述钢丝绳夹紧装置使得转接头的加载点定位段和钢丝绳的同轴度高于或等于7级，进而保证风洞天平加载头上对应加载点和钢丝绳的相对位置精度。

优选的，转接头的加载点定位段和夹紧套定位段的同轴度在6级及以上；夹紧套的锥孔段和转接头定位段的同轴度在6级及以上。

优选的，两个半锥体衬套的材质选择铜合金或铝合金。

优选的，当2个半锥体衬套压紧至直径最小时，通孔直径d1min和钢丝绳的直径d2的关系满足：d1min＝0.9*d2。

优选的，夹紧套锥孔段和2个半锥体衬套的锥角α满足如下关系：

α/2＝arctan(μ2-μ1)/(μ2*μ1+1)

式中，μ1为半锥体衬套外锥面和夹紧套锥孔段之间的摩擦因数，μ2为钢丝绳和半锥体衬套内孔之间的摩擦因数。

优选的，转接头的中段为六棱柱，与扭矩扳手配合；夹紧套的前段为六棱柱段，夹紧在台钳上。

优选的，根据所需提供的夹紧力计算出所需要施加的预紧力，进而确定扭矩扳手设定的扭矩值，钢丝绳夹紧所需的预紧力fa满足如下关系：

fa＝[t*(μ1*cosα/2+sinα/2)]/[μ2*(cosα/2+μ1*sinα/2)]

式中，μ1为半锥体衬套外锥面和夹紧套锥孔段之间的摩擦因数；μ2为钢丝绳和半锥体衬套内孔之间的摩擦因数；t为最大加载载荷；α为夹紧套锥孔段和2个半锥体衬套的锥角。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明设计了一种应用于风洞天平校准架加载系统的钢丝绳夹紧装置，夹紧力和定心精度方面较以前有了很大提高；

(2)本发明设计的两个半锥体衬套抱紧钢丝绳的形式，采用面接触的方式夹紧，在保证夹紧力的同时，有效减小了夹具对钢丝绳的损伤。

附图说明

图1为钢丝绳夹紧装置正视图的剖视图；

图2为钢丝绳夹紧装置的左视图；

图3为转接头正视图的剖视图；

图4为转接头的左视图；

图5为半锥体衬套的正视图；

图6为半锥体衬套的左视图；

图7为夹紧套正视图的剖视图；

图8为夹紧套的左视图；

图9为钢丝绳夹紧装置与外部零件连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明：

如图1和图2所示，该钢丝绳夹紧装置为装配体，由转接头1、2个半锥体衬套2和夹紧套3构成。其中2个半锥体衬套2按照平面23相互平行的关系组合为锥体，锥体沿轴线具有用于穿过钢丝绳的通孔，锥体装入夹紧套3的锥孔段33，锥体与锥孔段33的锥度一致。转接头1右端的压紧端14旋入夹紧套3的螺纹段32，从而压紧2个半锥体衬套2，抱紧钢丝绳。钢丝绳的定心精度通过转接头1的加载点定位段12和夹紧套定位段13、夹紧套3的锥孔段33和转接头定位段31的同轴度来保证。

如图3所示，转接头1右端为压紧端14和夹紧套定位段13，旋入夹紧套3的螺纹段32，用于压紧2个半锥体衬套2同时通过夹紧套定位段13和转接头定位段31的配合来保证转接头1与夹紧套3之间的同轴度；转接头1另一端为转接端11，用来旋入风洞天平的加载头，加载点定位段12与风洞天平加载头的定位孔配合以保证加载点和钢丝绳夹紧装置的位置精度。如图4所示，转接头1的中段15设计为六棱柱段，与扭矩扳手配合。

如图5所示半锥体衬套2中间有一个半圆柱孔22，用于穿过钢丝绳，该零件的锥面21的锥度与夹紧套3的锥孔段33的锥度一致。

如图6所示，半锥体衬套2并不是严格的半锥体，零件左边的平面23相对于中间的基准面偏置了0.1mm。

2个半锥体衬套2组合成沿轴线开有缝隙的锥体结构，锥体的锥度和夹紧套3的锥孔33锥度匹配，锥体结构沿轴线具有通孔，通孔的直径为d1。在转接头1旋入夹紧套3的过程中，将2个半锥体衬套2向夹紧套3的内部压紧，通孔的直径d1逐渐缩小，直至将钢丝绳夹紧。当2个半锥体衬套2压紧至d1值最小时，d1min和钢丝绳的直径d2的关系满足：d1min＝0.9*d2，在钢丝绳夹紧的同时，保证钢丝绳的破断拉力不会有太大损失。

如图7所示，夹紧套3的前段为转接头定位段31与转接头1的夹紧套定位段13配合；中段为螺纹孔，用来旋入转接头1的压紧端14；后段为锥孔33，锥度和半锥体衬套2的锥面21相同。

如图8所示，夹紧套3外表面的前段34设计为六棱柱段，以夹紧在台钳上。

钢丝绳夹紧原理：两个半锥体衬套2按照中间平面23平行的关系装入夹紧套3的锥孔33后，两者中间有一定缝隙，夹紧时通过间隙的均匀变化使压紧力均匀作用在钢丝绳上。装配后的的两个半锥体衬套2中心上有圆柱孔，可以穿过钢丝绳。转接头1的压紧端14拧紧时挤压两个半锥体衬套2，使其沿轴向运动，在夹紧套3锥面33的限制下，两者向中间挤压将钢丝绳压紧。

转接头1的外表面中段15设置为六棱柱，与扭矩扳手配合，便于拧紧。夹紧套3的外表面前段34设置六棱柱段，用于夹紧在台钳上。两个六棱柱可以互换，操作人员可以根据操作便捷性选择旋转转接头1或夹紧套3。旋转转接头1施加的预紧力fa和钢丝绳承受载荷t之间的关系：

fa＝[t*(μ1*cosα/2+sinα/2)]/[μ2*(cosα/2+μ1*sinα/2)]

式中，μ1为半锥体衬套2外锥面21和夹紧套锥孔段33之间的摩擦因数；μ2为钢丝绳(b)和半锥体衬套2内孔22之间的摩擦因数；α为夹紧套3锥孔段33和2个半锥体衬套2的锥角。

实际使用中根据钢丝绳承受载荷计算出所需要施加的预紧力，进而确定扭矩扳手设定的扭矩值。

两个半锥体衬套2的材质选择铜合金或铝合金，以增大两个半锥体衬套2和钢丝绳的摩擦力，实现更好的抱紧效果。

本发明利用锥面实现了较高的定心精度，转接头1的加载点定位段12和风洞天平加载头的加载点上的定位孔配合，转接头1的加载点定位段12和夹紧套定位段13同轴度为6级精度；夹紧套3的锥孔段33和转接头定位段31的同轴度为6级精度；转接头1的夹紧套定位段13与夹紧套3的转接头定位段31配合。在夹紧的过程中由于两个半锥体衬套2和夹紧套3的配合关系，两个半锥体衬套2自动找正，进而保证钢丝绳与风洞天平加载头上加载点的位置关系。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。