集装箱F‑TR锁脱离智能检测系统的制作方法

本实用新型涉及集装箱卸载吊装领域，具体是一种集装箱F-TR锁脱离智能检测系统。

背景技术：

用于运输集装箱的F-TR型集装箱铁路专用平车、汽车拖车等设置的F-TR锁角件(以下简称“F-TR锁”)主要作用是将集装箱牢牢锁在车辆上，确保集装箱运输过程中不发生移动。当集装箱专用平车F-TR锁和集装箱定位孔(集装箱的四个脚设置有四个角件，作为固定和起吊孔，简称“集装箱定位孔”)的连接在集装箱专用吊具吊起集装箱时出现故障，会造成集装箱专用平车的四个F-TR锁中的某一个或某几个无法正常脱离，集装箱专用吊具会将集装箱和运输车辆一同吊起，造成运输车辆转向架的损坏或导致运输车辆发生严重事故。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种集装箱F-TR锁脱离智能检测系统，其四个拉力传感器在集装箱专用吊具起吊时会发生拉力值变化，当某一个拉力传感器的拉力变化值与另外一个或几个的拉力变化值的偏差量超过设定阈值，即检测得知集装箱F-TR锁未正常脱离，实现快速报警提醒。

本实用新型的技术方案为：

集装箱F-TR锁脱离智能检测系统，包括有连接于集装箱专用吊具上的四个拉力传感器，与拉力传感器连接的信号识别处理器。

所述的信号识别处理器与报警器或/和集装箱专用吊具的控制器连接。

所述的四个拉力传感器依次通过信号放大处理器、信号输出模块与信号识别处理器连接。

所述的拉力传感器选用柱式应变传感器，包括有载荷柱式梁和两个双应变片的电阻应变片，载荷柱式梁的中部设置有两个相对应的盲孔，两个盲孔同轴且沿载荷柱式梁的径向对称，两个盲孔所在部分的载荷柱式梁为工字梁结构，两个电阻应变片分别粘接于两个盲孔的中部。

所述的双应变片的电阻应变片中的两个应变片形成半桥型应变片结构，两个双应变片的电阻应变片连接组成工作电桥。

本实用新型的优点：

本实用新型信号识别处理器采集四个拉力传感器的拉力值，当某一个拉力传感器的拉力变化值与另外一个或几个的拉力变化值的偏差量超过设定阈值，即检测得知集装箱与此拉力传感器上下对应的F-TR锁未正常脱离，实现快速报警提醒或控制集装箱专用吊具自动停止起吊，避免事故的发生。本实用新型结构简单、使用操作方便，且检测效果精准，可有效避免F-TR锁未正常脱离时，造成运输车辆转向架的损坏或导致运输车辆发生严重事故的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的原理框图。

图3是本实用新型载荷柱式梁的剖面示意图。

图4是本实用新型半桥式应变片的结构示意图。

图5是本实用新型工作电桥的结构示意图。

图6是本实用新型载荷柱式梁的力学模型示意图。

图7是本实用新型载荷柱式梁工字梁部分的应变区位置及应力分布图。

图8是本实用新型F-TR锁正常脱离情况下四个拉力传感器拉力值P随时间T的变化曲线。

图9是本实用新型4#F-TR锁未正常脱离情况下四个拉力传感器拉力值P随时间T的变化曲线。

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。

见图1，集装箱F-TR锁脱离智能检测系统，包括有连接于集装箱专用吊具06上的四个拉力传感器01，与拉力传感器01连接的信号识别处理器02。

见图2，四个拉力传感器01依次通过信号放大处理器03、信号输出模块04与信号识别处理器02连接，信号识别处理器02与报警器05或/和集装箱专用吊具06的控制器连接。

拉力传感器选用柱式应变传感器，包括有载荷柱式梁11和两个双应变片的电阻应变片12，见图3，载荷柱式梁11的中部设置有两个相对应的盲孔13，两个盲孔13同轴且沿载荷柱式梁11的径向对称，两个盲孔13所在部分的载荷柱式梁为工字梁结构，两个电阻应变片12分别粘接于两个盲孔13的中部。

见图4，双应变片的电阻应变片中的两个应变片形成半桥型应变片结构，见图5，两个双应变片的电阻应变片连接组成工作电桥，拉力传感器01在工作时，电阻应变片中的一个应变片R₁受正剪切力，那R₂亦受负剪切力，而另一个应变片中的R₃受正剪切力，R₄受负剪切力，当在1、3端加上一个电压，则在2、4两有一个正比力的电压输出。

①、拉力传感器可简化成两端受力集中拉伸或载荷柱式梁，力学模型示意见图6。

②、中间受力载荷作用的柱式梁应力计算：

其中，S表示静距，P表示张拉力，A表格公称面积。

③、梁的剪应力及剪应变计算：

剪切梁传感器的一般均在应变梁的拐点E处加二个盲孔，局部形成工字梁，其剪应力可用茹拉夫斯基公式进行计算：

其中，τ表示截面剪应力，b表示两个盲孔之间的距离；

工字梁结构的应变区位置及应力分布如图7如示。

公式(2)中:

剪力Q为：

剪切截面对中轴的静矩S_y为：

剪切截面对中轴的惯矩J_y为：

则

其中，τ_max表示最大切应力，μ表示比例常数，B为工字梁的宽度，H为工字梁的高度，h为盲孔的直径，b表示两个盲孔之间的距离，E为杨氏模数；

45°方向的主应力和主应变计算，沿梁中线轴成45°方向压力的长度变化，正是纯剪切力状态下的主应力方向，其主应力与最大剪切力，主应变与最大剪应变的在下列关系：

其中，σ_45°为正向应力，ε_45°为正向应变。

④、传感器灵敏度计算：

其中，K为电阻应变片灵敏系数。

集装箱底部四个拐角的集装箱定位孔分别与1#F-TR锁、2#F-TR锁、3#F-TR锁和4#F-TR锁连接，保证集装箱的固定，当集装箱需要卸载脱离时，将1#F-TR锁、2#F-TR锁、3#F-TR锁和4#F-TR锁与集装箱定位孔脱离，集装箱顶部四个拐角的集装箱定位孔与本实用新型的四个拉力传感器(1#拉力传感器、2#拉力传感器、3#拉力传感器和4#拉力传感器)连接，当集装箱专用吊具起吊集装箱时，每个拉力传感器受到的拉力会保持一个基本不变的拉力值(集装箱整体重量及偏载量基本不再增大)，此时系统会收到每只传感器给出的相对稳定的检测信号。

见图8，正常起吊时，四个拉力传感器信号输出相差不会很大，即:四个四个拉力传感器输出的拉力值没有超过2t的偏差量；见图9，当非正常起吊时，吊具上的四个F-TR传感器信号输出偏差量会很大，即:四个传感器输出的拉力值超过3t的偏差量(4#拉力传感器与其它3个拉力传感器拉力值相差超过3t)。4#拉力传感器为集装箱第4位的集装箱本体拉力值加上没有脱离的平车车辆逐渐被拉起的重量之和。利用这个超差值，通过分析电路可以立即判断出集装箱F-TR锁没有正常脱离，报警器05实现报警功能或控制集装箱专用吊具06自动停止起吊。

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。