专利名称：夹持式钢索张力测定器及标定台的制作方法
技术领域：
本发明属于现场测试仪器，主要用于检测工程结构中的各种钢索以及其它柔索的实受张力大小及其变化规律。
由于力学上的困难，目前各种柔索结构(如索道、吊桥、电梯、悬索屋顶、高压输电线等)的设计计算都采用近似公式，对许多以钢索为主要元件的结构中的动载荷值只能作出粗略的估算。为了改进设计，保证结构的安全、常需对已有结构中钢索在工作过程中实受张力的大小和变化规律进行测定，以掌握结构中的实际受力情况。但因结构中的钢索一般不能全部卸除其载荷，同时又不希望破坏(切断)又有的钢索，故使这种测试工作成为了一项难题。经检索国内外有关资料，迄今未发现解决此问题的专利报道。国内外有的刊物也曾有过“钢索拉力测试”方面的介绍。但都因精度差、不能用于动态拉力测试、测试手段不适用等原因，而不能实际解决问题，所以一直没有一种完善的钢索动态，静态拉力的测试系统。
本发明的目的在于在不改变原结构，不卸除原结构载荷的情况下，用一套专们设计的“夹持式钢索张力测定器”及“标定台”的测试系统精确测定原结构中钢索所受的动、静拉力及其变化规律。
本发明是采用三点弯曲原理，即在又受张拉力的钢索上选相距不远的三个点加力(见图1)，使此段钢索中点产生挠度δ或折角α(一般α小于2)。张力T越大，为达到某一定的挠度δ值所需的力P也越大。只要建立P与T之间的关系，则在造成一定的挠度δ后，通过对P值的测定即可找出T值。本发明由能夹持在钢索任何部位的“夹持式钢索张力测定器“和标定台”组成”。夹持式钢索张力测定器“的特点是有两个夹持滚子与被测钢索接触，加力架跨在钢索上，调整主梁上的加力螺钉就迫使加力架把两个夹持滚子中间段的被测钢索中点往下拉形成被测钢索三点受力的情况。在“夹持式钢索紧力测定器”内部有一压力传感器。在不改变原结构，不卸除原结构载荷的情况下夹持式钢索张力测定器可以夹持在被测钢索的任意部位，而造成的钢索挠度的测定还不受主梁变形和钢索直径变化的影响。“标定台”的特点是矩形框架、带孔的油压千斤顶、带孔的圆筒式压力传感器，带止推轴承的档块等的中心都能穿过各种型号的钢索，並能对钢索施加张力。在施加张力的过程中允许钢索的各横截面产生相对转动，並可以直接取待测钢索的样品进行动态或静态的标定。
本发明的工作原理是在现场取一段与需要作张力测定结构中的钢索直径，型号相同的钢索(长6米左右)，将所取的待测钢索样品穿过“标定”台的钢索卡子(23)、带止推轴承的档块(24)，矩形框架(25)，电动油压千斤顶(26)，圆筒式压力传感器(27)等的孔中，并在基本拉直(张力很小)的情况下将钢索卡子(23)夹持在钢索样品的两端，并分别与带止推轴承的档板(24)和(28)紧靠。由于电动油压千斤顶(26)与带止推轴承的框架(25)的横梁连在一起，所以经过上述安装后钢索样品基本处于拉直状态，此时将“夹持式钢索张力测定器”(31)装在钢索样品上然后开动油泵，让电动油压千斤顶(26)的活塞向外伸出，因钢索样品的两端被钢索卡子(23)卡住，所以钢索必然受到来自电动油压千斤顶(26)的张力，其数值可以由圆筒式压力传感器(27)经电阻应变仪测得，同时可由与“夹持式钢索张力测定器”(31)相接的电阻应变仪上读出相应的为达到某个一定的挠度δ值所要的力P值(或是夹持式钢索张力测定器输出的应变ε)，这样就建立了该种钢索的P-T关系曲线，另外还要注意到在整个安装样品的过程中，电动油压千斤顶(26)的活塞要退到最低位置並且要与圆筒式压力传感器(27)和带止推轴承的挡板(28)彼此靠紧。标定的具体程序是先对钢索样品施加一定的张力，调好夹持式钢索张力测定器(31)然后再分级加大张力，每次加大张力后同时记录圆筒式压力传感器(27)和“夹持式钢索张力测定器”(31)的输出值，每一对这样的输出值即为P-T曲线上的一点。连结各点即得所要的P-T曲线，如图7所示。按此曲线再根据现场中测出的P值即可得出钢索的实有张力T。动态标定的方法是先将钢索张紧到预定张力T，将“夹持式钢索张力测定器”(31)装在钢索样品上並拧紧图3中的加力螺钉(13)使钢索弯折到预定的挠度δ。然后在预定的张力变化范围内，通过调节电动油泵的阀鸥谋涞缍脱骨Ы锒ィ 6)的推力，以达到改变钢索所受张力的目的，並记录所要数据。经过张力反复波动之后，即可实现动态标定。“夹持式钢索张力测定器”的工作原理是(参看图3和图4)夹持滚子(1)与支座(6)等组成支座部件，该部件装于主梁(19)两端的V型槽内，並通过螺栓(11)及螺帽(8)固定在主梁上，此时加力架的下端已跨过主梁(19)，于是可将挡板(15)顺着加力架(5)下端的沟槽装入，並用螺钉(图上未画)与加力架(5)连成一体。压力传感器(16)装在主梁(19)的腹腔内，螺钉(17)由上面穿过圆孔(18)将压力传感器(16)与主梁(19)连在一起，並使压力传感器(16)的顶部紧靠主梁(19)。当挡板(15)与加力架(5)连结之后末端带有钢球的加力螺钉(13)穿过挡板(15)中部的螺孔可以顶在压力传感器(16)的下部，此时转动螺钉(13)将迫使加力架(5)相对于两个夹持滚子(1)下降，同时使钢索(2)弯曲产生挠度δ，将图1中的P力加于钢索。钢索(2)中部所受到的P力在数值上等于压力传感器(16)上所受的压力，故通过压力传感器(16)所贴的电阻应变片即可测出P力的大小同时钢索(2)的弯曲量(中点挠度值δ)将由钢索挠度测定器(4)确定。钢索挠度测定器(4)实际上是个大位移传感器，其工作原理由图4所示。当测量杆(20)受到钢索的压迫(只需不到0.3公斤的力)而下降时，钢片(21)发生弯曲，通过电阻片R1R2的应变值即可知道测量杆(20)的下降量。在图3中表明钢索挠度测定器(4)装在支架(3)上，支架(3)又装在两个支座(6)上，这种结构是为了使挠度的测定不受主梁(19)因弯曲而产生变形的影响。进行张力测定时拧紧加力螺钉(13)使钢索中挠度达到规定值(例如5mm)，同时测量此时的P值，根据图1所示的三点弯曲原理，P值越大，则钢索内的张力T也越大。只要能精确地确定P-T关系(标定确定)，则由测得的P可立即确定钢索的张力T值。
“夹持式钢索张力测定器”及标定台”的
图1是三点弯曲原理图，图中T是张力(拉力)，P是为达到某一挠度δ(或折角α)所要的力。图2是夹持式钢索张力测定器图形，图3是夹持式钢索张力测定器的各零部件组成图形，其中(1)是夹持滚子(左右各一个);(2)是被测钢索;(3)是支架;(4)是钢索挠度测定器;(5)是加力架;(6)是滚子(1)的支座;(7)、(8)、(9)、(10)是螺帽和垫圈;(11)是支座(6)的固定螺栓;(12)是滚子(1)的轴;(13)是加力螺钉;(14)是被铆在加力螺钉(13)末端的钢球;(15)是挡板(其中部有与加力螺钉相配的螺孔);(16)是压力传感器;(17)是固定螺钉;(18)是主梁中部的圆孔;(19)是主梁。图4是钢索挠度测定器原理图其中(20)是测量杆;(21)是钢片;(22)是电阻片R1R2图5标定台图(其中零部件序号与图6相同)。图6是标定台的零部件组成图形)，其中(23)是钢索卡子;(24)和(28)是带平面止推轴承的挡块;(25)是矩形框架;(26)是电动油压千斤顶(其中部有通孔可容钢索穿过);(27)是圆筒式压力传感器;(29)是钢索的中心线;(30)是支承小车;(31)是待标定的“夹持式钢索张力测定器”。图7是静态标定曲线图。
这种“夹持式钢索张力测定器”及“标定装置”使用方便，测试精度高，目前已能达到静张力的测试误差小于±0.5%。並且装却方便，对钢索无任何影响。如果用于双线索道承载索的张力测试，则“夹持式钢式张力测定器”安装后不会影响矿车的自由通行，在加力架(5)的上部加一个轮子即可对本身运动的钢索进行张力测试。所以对一切本身运动和不运动的钢索“夹持式钢索张力测定器”及“标定台”都能测出其张力的绝对值。本发明通过在广州白云山单线客运索道，云南昆明温泉单线客运索道，云南昆钢上厂双线索道等8条现场索道的实际测试后，都以测试精度高、使用效果好等受到各被测索道单位的好评。
权利要求
1.一种由夹持滚子(1)、钢索挠度测定器(4)、加力架(5)、压力传感器(16)、主梁(19)等组成的夹持式钢索张力测定器，其特征在于可夹持在任何动、静钢索的任意部位而不改变，不影响原结构的工作。
2.根据权利要求1所述的夹持式钢索张力测定器，其特征在于测力元件(压力传感器)在主梁内部。
3.根据权利要求1所述的夹持式钢索张力测定器，其特征在于钢索挠度的测定不受主梁变形及钢索直径变化的影响。
4.一种由带止推轴承的档块(24)和(28)、矩形框架(25)带通孔的电动油压千斤顶(26)，带通孔的圆筒式压力传感器(27)等组成的夹持式钢索张力测定器标定台，其特征在于能装上各种型号的钢索並能对其施加张力进行标定。
5.根据权利要求4所述的夹持式钢索张力测定器标定台，其特征在于在施加张力的过程中允许钢索各横截面产生相对的转动。
6.根据权利要求4所述的夹持式钢索张力测定器标定台，其特征在于能直接取待测钢索的样品作动态或静态标定。
全文摘要
一种能测试各种结构中钢索所受动态和静态张力的“夹持式钢索张力测定器”及“标定台”。其中“夹持式钢索张力测定器”主要由主梁、加力架、夹持滚子、压力传感器、挠度测定器等组成。它能在不改变原结构、不卸除原结构载荷的情况下夹持在各型钢索的任何部位进行张力测试，对钢索无任何影响。“标定台”由矩形框架、带通孔的电动油压千斤顶、带通孔的圆筒式压力传感器等组成，它能对各型钢索施加张力，并对“夹持式钢索张力测定器”进行动态和静态标定。
文档编号G01L5/04GK1034996SQ8810724
公开日1989年8月23日 申请日期1988年10月14日 优先权日1988年10月14日
发明者刘北辰, 杨桂生, 苏, 宋万明, 罗成琳, 文宏光, 王晓明 申请人:昆明工学院