一种装配式脚手架钢管等效壁厚测量装置及其测量方法与流程

1.本发明属于线性尺寸的计量领域，具体地说，涉及一种装配式脚手架钢管等效壁厚测量装置及其测量方法。


背景技术：

2.等效壁厚是一种衡量脚手架钢管的质量指标，等效壁厚的大小决定了钢管的质量，因为，在脚手架装配之前，需要对待装配的钢管进行等效壁厚的检测，以评价钢管是否满足脚手架的装配要求。
3.在现有技术中，钢管的壁厚检测主要是接触式卡尺手动测量的，通过接触卡尺测量钢管不同位置的壁厚，从而计算钢管的等效壁厚，该种检测方式操作繁琐，需要取不同位置的钢管壁厚进行测量计算，并且测量结果依靠人肉眼观察，其准确率较低，误差较大，满足不了脚手架装配式钢管测量的标准。
4.为此，中国专利公开号cn103759690a公开了一种脚手架钢管等效壁厚的测量方法，该方法主要是通过在钢管正中的位置施加压力，通过测量压力值以及钢管挠度值，根据钢管的外径以及长度和弹性模量，通过计算公式计算钢管的等效壁厚，但是，上述方法在使用过程中还存在如下缺陷：由于钢管在受力时需要确保施加的压力位于钢管的正中位置，如果施加的压力不在钢管的正中位置，势必造成钢管的挠度值不准确，因此，导致计算的钢管的等效壁厚不精准，而实际操作中，钢管的正中位置通过测量实现，但是，由于施工现场，钢管的正中位置通过测量确定，由于测量过车中由于人工操作其误差较大，更有甚者由于粗心以及计算错误造成测量的钢管正中位置发生便宜，肉眼无法评判错误，因此，导致计算的钢管等效壁厚的计算结果不准，给人们的施工以及脚手架的装配带来不便，因此，设计一种能够精准定位钢管正中位置保障等效壁厚计算结果正确率的测量装置以及测量方法是十分有必要的。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述钢管等效壁厚测量装置以及方法中无法确定钢管正中位置从而造成钢管等效壁厚计算不精准的问题，提出了本发明，本发明通过定位机构对钢管的中心位置进行定位，定位之后对钢管施加压力，通过钢管挠度、长度、外径以及弹性模量计算钢管的等效壁厚，本发明中的装置以及方法能够精准定位钢管的正中位置，因此，计算的钢管等效壁厚结果准确，供操作者使用参考。
7.因此，本发明其中的一个目的是提供一种装配式脚手架钢管等效壁厚测量装置。
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种装配式脚手架钢管等效壁厚测量装置，对钢管本体的等效壁厚进行测量，包
括施压机构，所述的施压机构包括压力部件以及内嵌在压力部件内的位移传感器、数据采集器和结果输出单元，还包括定位机构，所述的定位机构包括端部相互铰接且对称的连接杆，连接杆的末端铰接有插接件，插接件分别插接在钢管本体两端中，连接杆的长度相等。
10.优选地，所述的插接件上套设有滑动套，连接杆的末端铰接在所述的滑动套上，当插接件插接进入到钢管本体内以后，滑动套需抵接在钢管本体的端壁上。
11.优选地，所述的插接件是由螺纹部以及充盈部构成，所述的插接件中的充盈部插接进入到钢管本体内，所述的螺纹部上套设有推动盘，推动盘与所述的螺纹部螺纹装配。
12.优选地，所述的插接件为筒状结构，插接件的侧壁上开设有开口槽，开口槽延长到插接件的一端，在插接件的内部设置有支撑机构，支撑机构用于调节插接件的开口槽的张合大小。
13.优选地，所述的支撑机构包括转动筒以及丝杆，转动筒为两端开口的中空结构，且转动筒的内壁上分布有内螺纹，转动筒两端螺纹装配有丝杆，丝杆的末端连接有衬垫，且衬垫抵接在插接件的内壁上。
14.本发明另外一个目的是提供一种装配式脚手架钢管等效壁厚测量方法，通过上述方法对钢管本体正中位置施加压力，测量压力值以及钢管本体的挠度，再通过钢管本体的长度、外径以及钢材弹性模量计算钢管本体的等效壁厚，具体步骤如下：第一步：确定钢管本体的正中位置，将定位机构装配在所述的钢管本体的两端，定义连接杆的铰接点为a点，以钢管本体的中轴线翻转定位机构，翻转后的定位机构中的连接杆的铰接点为b点，a点与b点之间的连线与钢管本体重合形成c线，c线位于钢管本体上的位置即为钢管本体的正中位置；第二步：通过施压机构对钢管本体的正中位置即c线位置进行施压，通过位移传感器、数据采集器和结果输出单元检测得出钢管本体受到的力f的大小以及钢管本体的挠度δ，并且测量出钢管本体的长度l以及钢管本体的外径d，查阅得出钢管本体的钢材弹性模量e；第三步，通过钢管本体的等效壁厚计算公式计算等效壁厚。
15.优选地，所述的等效壁厚计算公式如下：式中：l为钢管本体的长度；f为施压机构对钢管本体施加压力的大小；δ为钢管本体受到压力之后的挠度；d为钢管本体的外径；d为钢管本体的等效壁厚。
16.优选地，第一步中，所述的插接件是由螺纹部以及充盈部构成，所述的插接件中的充盈部插接进入到钢管本体内，所述的螺纹部上套设有推动盘，推动盘与所述的螺纹部螺纹装配，插接件将定位机构装配在所述的钢管本体的两端，装配方式如下：插接件插接进入到钢管本体内，转动推动盘，推动盘沿着插接件的长度方向移动，推动盘推动滑动套抵接在钢管本体的端部。
17.优选地，第一步中，所述的插接件为筒状结构，插接件的侧壁上开设有开口槽，开口槽延长到插接件的一端，在插接件的内部设置有支撑机构，支撑机构用于调节插接件的开口槽的张合大小，插接件将定位机构装配在所述的钢管本体的两端，装配方式如下：插接件插接进入到钢管本体内，将滑动套推送至钢管本体的端壁上，支撑机构通过调节推动插接件张开对滑动套进行限位固定。
18.优选地，支撑机构的具体调节方式如下：通过转动筒转动带动丝杆向外旋出，丝杆带动衬垫将插接件顶起，插接件中的开口槽张开。
19.有益效果相比于现有技术，本发明的有益效果为：（1）本发明中的测量装置，包括定位机构，定位机构利用等腰三角形的原理，确定了钢管本体的垂直平分线，从而能够精准确定钢管本体的正中位置，保障了施压机构在对钢管本体进行施压的时候，一方面保障了采集的数据的准确性，另一方面也保障了计算出来的钢管本体的等效壁厚数值的准确度。
20.（2）本发明中的测量装置，其定位机构中通过插接件的方式进行定位，插接件能够有效保障了定位机构在定位钢管本体正中位置的时候滑动套抵接在钢管本体的端壁上，从而有效保障了定位钢管本体正中位置的准确性，进一步保障了钢管等效壁厚的计算精确度。
21.（3）本发明还提供了上述测量装置的测量方法，首先确定钢管本体的正中位置，其次对钢管本体的正中位置施加压力，然后通过数值计算钢管本体的等效壁厚值，本发明中的方法在计算钢管等效壁厚值的时候，保障了施加压力位于钢管本体的正中位置，从而确保采集的数值的准确性，进一步保障了计算得出的钢管本体的等效壁厚数值的准确性。
附图说明
22.图1为本发明中钢管本体在定位正中位置时的结构示意图；图2为本发明中定位机构中插接件的一实施方式的结构示意图；图3为本发明中定位机构中插接件的另一实施方式的结构示意图；图4为本发明中图3的插接件的侧视图；图5为本发明中图3的插接件插接后的效果图；图6为本发明中图3的插接件插接后内部的支撑机构的结构示意图；图7为本发明中钢管本体在施加压力时的状态图。
23.图中各附图标注与部件名称之间的对应关系如下：10、钢管本体；20、定位机构；21、连接杆；22、插接件；23、滑动套；24、推动盘；25、支撑机构；221、螺纹部；222、充盈部；223、开口槽；251、转动筒；252、丝杆；253、衬垫；30、施压机构。
具体实施方式
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对
本发明的具体实施方式做详细的说明。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
27.本实施例中的装配式脚手架钢管等效壁厚的测量装置，包括如图7所示的在钢管本体10正中位置的施压机构30以及在对钢管本体10施压之前对钢管本体10进行定位确定正中位置的定位机构20，本实施例中的测量装置，通过施压机构30对钢管本体10进行施压，所述的施压机构30包括压力部件以及内嵌在压力部件内的位移传感器、数据采集器和结果输出单元，本实施例中的位移传感器、数据采集器以及结果输出单元与外侧的控制系统实时数据传输，控制系统控制压力部件对钢管本体10施加压力，并且控制压力大小，位移传感器用于检测钢管本体10收到压力之后产生的挠度，数据采集器对压力值以及挠度值实时采集存储，并且通过结果输出单元输出显示，该结构以及工作方式为本领域中的公知常识，在本技术中不再进行赘述，具体可参考公开号为cn103759690a公开的一种脚手架钢管等效壁厚测量装置及其测量方法。本实施例中的压力部件对钢管本体10进行施加压力时，需要对钢管本体10的正中位置进行施加压力，为此，保障钢管本体10正中位置的准确性，是保障钢管本体10等效壁厚计算结果准确性的必要条件。为此，如图1所示，本实施例中，通过定位机构20精准定位钢管本体10的正中位置，本实施例中的定位机构20，包括端部相互铰接的连接杆21，连接杆21为两根，且两个所述的连接杆21其端部相互铰接，本实施例中的连接杆21的末端铰接有插接件22，插接件22分别插接在钢管本体10两端中，所述的插接件22上套设有滑动套23，连接杆21的末端铰接在所述的滑动套23上，本实施例中，所述的连接杆21的长度相等，在对钢管本体10的正中位置定位时，首先将插接件22插接在钢管本体10内，由于2个连接杆的长度相等，因此，2根所述的连接杆21与钢管本体10之间形成了等腰三角形结构，其2根连接杆21的连接部位为a点，通过a点作钢管本体10的垂线与钢管本体10交点的位置即为钢管本体10的正中位置。
28.当施工环境中无法通过a点作垂线时，本实施例中，首先确定a点位置，然后将定位机构20以钢管本体10的中轴线进行翻转，翻转后的效果如图1中虚线所示，2根连接杆21的连接部位为b点，连接a点和b点，a
‑
b之间的连线与钢管本体10重复的部分形成了c线，c线位于钢管本体10的正中位置，通过施压机构30对钢管本体10施加压力的时候只要对c线位置施加压力即可。通过上述方法可以精准定位钢管本体10的正中位置，保障了计算的钢管等效壁厚的准确性。
29.本实施例中，由于2根连接杆21的长度相等，因此，连接杆21与钢管本体10之间形成了等腰三角形，因此，a
‑
b之间的连线形成了钢管本体10的垂直平分线，所以a
‑
b之间的连线与钢管本体10重合的部分形成的c线位于钢管本体10的正中位置，保障了钢管本体10后期在施加压力之后计算的等效壁厚数值的准确性。
30.本实施例中，所述的滑动套23可以沿着插接件22的长度方向移动，为了保障定位机构20定位出准确的钢管本体10的正中位置，本实施例中，当插接件22插接进入到钢管本
体10内以后，滑动套23需抵接在钢管本体10的端壁上。
31.如图2所示，其为本实施例中一实施方式的插接件22的结构示意图，本实施例中的插接件22，保障了插接件22插接到钢管本体10内以后，其滑动套23抵接在钢管本体10的侧壁上，本实施例中的插接件22，是由螺纹部221以及充盈部222构成，滑动套23可以在所述的螺纹部221以及充盈部222上滑动，所述的插接件22中的充盈部222插接进入到钢管本体10内，所述的螺纹部221上套设有推动盘24，推动盘24与所述的螺纹部221螺纹装配，本实施例中，当插接件22的充盈部222插接到钢管本体10内以后，通过转动推动盘24，推动盘24在螺纹部221上沿着插接件22的长度方向移动，因此，推动盘24推动滑动套23沿着插接件22的长度方向移动直至滑动套23抵接在钢管本体10的端壁上。由于推动盘24与所述的螺纹部221螺纹装配，因此，当滑动套23抵接在钢管本体10的端壁上以后，推动盘24与螺纹部221之间的齿合作用起到很好的限位作用，避免了滑动套23反向滑动，保障了滑动套23与钢管本体10的端壁始终处于抵接状态。
32.如图3、图4以及图5所示，其为本实施例中另一实施方式的插接件22的结构示意图，本实施例中的插接件22为筒状结构，滑动套23套设在插接件22上并且可以沿着插接件22的长度方向滑动，本实施例中的插接件22的侧壁上开设有开口槽223，开口槽223延长到插接件22的一端，本实施例中，在插接件22的内部设置有支撑机构25，支撑机构25的设置用于调节插接件22的开口槽223的张合大小。
33.本实施例中，当插接件22插接进入到钢管本体10内以后，滑动套23滑动抵接在钢管本体10的端壁上，支撑机构25将插接件22支撑，插接件22的开口槽223张开，滑动套23远离钢管本体10一侧的插接件22的外径增大，避免了滑动套23反向滑动，确保了滑动套23始终抵接在钢管本体10的侧壁上。
34.本实施例中，所述的支撑机构25包括转动筒251以及丝杆252，转动筒251为两端开口的中空结构，且转动筒251的内壁上分布有内螺纹，转动筒251两端螺纹装配有丝杆252，丝杆252的末端连接有衬垫253，且衬垫253抵接在插接件22的内壁上，本实施例中，当插接件22插接进入到钢管本体10内以后，将滑动套23抵接在钢管本体10的端壁上，通过转动筒251的转动，驱使丝杆252向外旋出，丝杆252带动衬垫253将插接件22撑开，插接件22上的开口槽223张开，避免了滑动套23反向滑动，对滑动套23起到定位的作用。
35.本实施例中，通过滑动套23抵接在钢管本体10的端壁上起到定位作用，确保了a
‑
b之间的连线与钢管本体10之间垂直且平分，保障了c线位于钢管本体10的正中位置。
36.本实施例中，当c线位置确定以后，通过施压机构30正对钢管本体10上的c线位置施压，施压机构30内的位移传感器、数据采集器和结果输出单元分别显示钢管本体10受到的力f的大小以及钢管本体10的挠度δ，另外，钢管本体10的钢材弹性模量e通过查询技术手册获取，另外，钢管本体10的长度l以及钢管本体10的外径d通过测量确定，根据简支钢架的力学原理公式可知：
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（1）上述式中：l为钢管本体10的长度；f为施压机构30对钢管本体10施加压力的大小；δ为钢管本体10受到压力之后的挠度；
d为钢管本体10的外径；d为钢管本体10的等效壁厚。
37.由上式（1）中可以推出钢管本体10的等效壁厚的计算公式为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）通过钢管本体10的等效壁厚的计算公式（公式2）可以计算钢管本体10的等效壁厚。
38.本实施例中，为了进一步清楚介绍装配式脚手架钢管的等效壁厚的测量方法，本实施例中给出如下步骤：第一步：确定钢管本体10的正中位置，在本步骤中，首先将定位机构20装配在所述的钢管本体10的两端，确定a点位置，所述的定位机构20翻转以后确定b点位置，a点以及b点之间连线与钢管本体10重合形成c线即为钢管本体10的正中位置。
39.值得注意的是，第一步中，定位机构20通过插接件22插接在钢管本体10的两端，其中插接方式分为2种，其步骤分别如下：其一方式：插接件22插接进入到钢管本体10内，转动推动盘24，推动盘24沿着插接件22的长度方向移动，推动盘24推动滑动套23抵接在钢管本体10的端部。
40.其二方式：插接件22插接进入到钢管本体10内，将滑动套23推送至钢管本体10的端壁上，支撑机构25通过调节推动插接件22张开对滑动套23进行限位固定。
41.上述的其二方式中，支撑机构25的具体调节方式如下：通过转动筒251转动带动丝杆252向外旋出，丝杆252带动衬垫253将插接件22顶起，插接件22中的开口槽223张开，避免了滑动套23反向滑动的弊端。
42.本实施例中的测量方法第二步如下：第二步：通过施压机构30对钢管本体10的正中位置即c线位置进行施压，通过位移传感器、数据采集器和结果输出单元检测得出钢管本体10受到的力f的大小以及钢管本体10的挠度δ，并且测量出钢管本体10的长度l以及钢管本体10的外径d，查阅得出钢管本体10的钢材弹性模量e；第三步，通过钢管本体10的等效壁厚计算公式计算等效壁厚。
43.本实施例中的主要工作方式是通过垂直平分线的原理确定钢管本体10的正中位置，即本实施例中阐述的c线位置，通过施压机构30对c线位置进行施加压力，位移传感器、数据采集器和结果输出单元检测得出钢管本体10受到的力f的大小以及钢管本体10的挠度δ，并且测量出钢管本体10的长度l以及钢管本体10的外径d，以及查阅得出的钢材弹性模量e计算钢管本体10的等效壁厚，本实施例中的方法保障了钢管本体10正中位置的定位精准，从而提高了钢管本体10等效壁厚的计算精确度，以备使用。
44.以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。