普通门吊集装箱F‑TR锁智能检测系统的制作方法

本发明涉及集装箱卸载吊装领域，具体是一种普通门吊集装箱F-TR锁智能检测系统。

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”)的连接在集装箱普通门吊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，集装箱普通门吊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：

本发明要解决的技术问题是提供一种普通门吊集装箱F-TR锁智能检测系统，其四个拉力传感器在集装箱普通门吊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。

本发明的技术方案为：

普通门吊集装箱F-TR锁智能检测系统，包括有连接于集装箱普通门吊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；所述的拉力传感器选用柱式应变传感器，包括有载荷柱式梁，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，盲孔内均设置有电阻应变片，所述的载荷柱式梁外固定套装有用于固定钢丝绳的滑轮，载荷柱式梁外且位于滑轮的两侧均固定设置有一支撑板。

所述的信号识别处理器与报警器或/和集装箱普通门吊的控制器连接。

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。

所述的载荷柱式梁上设置有两组同轴且沿载荷柱式梁的径向对称的盲孔，所述的电阻应变片选用二片半桥型电阻应变片，一个二片半桥型电阻应变片中的二片电阻应变片分别安装于同轴的两个盲孔中，且两组同轴盲孔中的二片半桥型电阻应变片连接组成工作电桥。

所述的载荷柱式梁的一端设置有轴头，即形成销轴结构，所述的轴头抵住其中一支撑板的外端面。

所述的载荷柱式梁的侧壁上设置有定位槽，所述的定位槽位于远离轴头的另一支撑板的外侧，所述的定位槽内设置有挡板，所述的挡板通过螺栓与其内侧的支撑板固定连接。

本发明的优点：

本发明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普通门吊自动停止起吊，避免事故的发生。本发明结构简单、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是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理框图。

图3是本发明拉力传感器的主视图。

图4是本发明拉力传感器的右视图。

图5是本发明二片半桥型电阻应变片的结构示意图。

图6是本发明工作电桥的结构示意图。

图7是本发明载荷柱式梁工字梁部分的应变区位置及应力分布图。

图8是本发明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是本发明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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1，普通门吊集装箱F-TR锁智能检测系统，包括有连接于集装箱普通门吊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/和集装箱普通门吊06的控制器连接。

见图3和图4，拉力传感器选用柱式应变传感器，包括有载荷柱式梁11和电阻应变片，载荷柱式梁11上设置有两组同轴且沿载荷柱式梁的径向对称的盲孔12，电阻应变片选用二片半桥型电阻应变片(见图5)，一个二片半桥型电阻应变片中的二片电阻应变片分别安装于同轴的两个盲孔12中，且两组同轴盲孔12中的二片半桥型电阻应变片连接组成工作电桥(见图6)，两个同轴盲孔12所在部分的载荷柱式梁11为工字梁结构，载荷柱式梁外固定套装有用于固定钢丝绳07(见图1)的滑轮13，载荷柱式梁11外且位于滑轮13的两侧均固定设置有支撑板14，载荷柱式梁11的一端设置有轴头15，即形成销轴结构，轴头15抵住其中一支撑板14的外端面，载荷柱式梁11的侧壁上设置有定位槽，定位槽位于远离轴头15的另一支撑板14的外侧，定位槽内设置有挡板16，挡板16通过螺栓17与其内侧的支撑板14固定连接，从而防止载荷柱式梁11转动。

见图6，两个二片半桥型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。

受力分析：

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。

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发明的四个拉力传感器(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，当集装箱普通门吊起吊集装箱时，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普通门吊06自动停止起吊。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。