集装箱空重箱自动检测报警装置的制作方法

本实用新型涉及集装箱重量检测装置，具体是一种集装箱空重箱自动检测报警装置。

背景技术：

集装箱专用平车一节车厢,可以装1个40英尺的集装箱或者装2个20英尺的集装箱。如果一节车厢装2个20英尺的集装箱,铁路运输规定同一个平车上的集装箱空重箱不得混装，如果集装箱空重混装，火车在行驶转弯过程中,由于离心力的作用，容易造成车辆脱轨等安全隐患。

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空重箱自动检测报警装置，检测吊车吊起的集装箱是空箱还是重箱，从而对工作人员进行报警提醒。

本实用新型的技术方案为：

集装箱空重箱自动检测报警装置，包括有四个分别连接于吊车四根钢丝绳上的旁压张力传感器，以及与四个旁压张力传感器连接的检测信号显示仪表；所述的检测信号显示仪表包括有单片机、分别与单片机连接的显示屏和语音报警装置，所述的四个旁压张力传感器均与单片机连接；所述的旁压张力传感器包括有底座和连接于底座上用于固定钢丝绳的定位装置，所述的底座的前后端面上设置有相对的盲孔，前后端面上两个盲孔同轴且底座的中轴线对称，两个盲孔所在部分的底座为工字梁结构，盲孔内均设置有电阻应变片；所述的定位装置包括两个连接于底座两端部的导向单元和设置于底座中部的卡位单元；所述的每个导向单元包括有H形导向座和限位板，H形导向座的下卡槽插入底座的端部上且与底座固定连接，H形导向座的两顶端之间连接有所述的限位板；所述的卡位单元包括有两个连接于底座上端面中部的中心支柱、锁紧卡头和螺合连接于每个中心支柱上的锁紧螺母，锁紧卡头的下端部设置有槽口朝下的钢丝绳卡槽，两个中心支柱沿底座的中轴线对称，锁紧卡头连接于两个中心立柱上且通过其上方的锁紧螺母锁紧。

所述的底座的前后端面上均设置有两个盲孔，形成两组同轴且沿底座中轴线对称的盲孔结构，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H形导向座的两顶端均连接有限位立柱，所述的限位板连接于两个限位立柱之间，所述的每个限位立柱上且位于限位板的上方均螺合连接有闭锁螺母，所述的闭锁螺母将限位板进行锁紧定位。

所述的每个中心立柱上位于锁紧螺母的上方均螺合连接有防松螺母。

所述的锁紧卡头的一端设置有卡头导孔，锁紧卡头的另一端设置有中心立柱卡槽，一个中心立柱穿过锁紧卡头的卡头导孔，锁紧卡头的中心立柱卡槽卡在另一中心立柱上并通过锁紧螺母进行锁紧固定。

所述的限位板的一端设置有限位板导孔，限位板的另一端设置有限位立柱卡槽，H形导向座上的一限位立柱穿过限位板的限位板导孔，限位板的限位立柱卡槽卡在另一限位立柱上并通过闭锁螺母锁紧固定。

所述的底座上连接有防坠绳。

本实用新型的优点：

本实用新型通过连接于吊车四根钢丝绳上的旁压张力传感器检测吊起的集装箱的重量，当重量低于设定重量值时，快速实现语音报警提醒，防止平车上放置空箱造成安全事故。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型旁压张力传感器的主视图。

图3是本实用新型旁压张力传感器的侧视图。

图4是本实用新型旁压张力传感器的俯视图。

图5是本实用新型旁压张力传感器固定钢丝绳的主视图。

图6是本实用新型旁压张力传感器固定钢丝绳的侧视图。

图7是本实用新型二片半桥型电阻应变片的结构示意图。

图8是本实用新型工作电桥的结构示意图。

图9是本实用新型工字梁结构的应变区位置及应力分布图。

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，集装箱空重箱自动检测报警装置，包括有四个分别连接于吊车四根钢丝绳上的旁压张力传感器01，以及与四个旁压张力传感器01连接的检测信号显示仪表02；检测信号显示仪表02包括有单片机21、分别与单片机21连接的显示屏22和语音报警装置23，四个旁压张力传感器01均与单片机21连接；

见图2-图6，旁压张力传感器01包括有连接有防坠绳112的底座11和连接于底座11上用于固定钢丝绳的定位装置，底座11的前后端面上均设置有两个盲孔12，形成两组同轴且沿底座中轴线对称的盲孔结构，两组盲孔12所在部分的底座为工字梁结构，盲孔12内均设置有电阻应变片，电阻应变片选用二片半桥型电阻应变片(见图7)，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(见图8)；定位装置包括两个连接于底座11两端部的导向单元和设置于底座11中部的卡位单元；每个导向单元包括有H形导向座13、两个限位立柱14和限位板15，H形导向座13的下卡槽插入底座11的端部上且与底座11固定连接，H形导向座13的两顶端分别连接有一个限位立柱14，限位板15连接于两个限位立柱14之间，且每个限位立柱14上且位于限位板15的上方均螺合连接有闭锁螺母16，闭锁螺母16将限位板15进行锁紧定位；卡位单元包括有两个连接于底座11上端面中部的中心支柱17、锁紧卡头18、以及螺合连接于每个中心支柱17上的锁紧螺母19和防松螺母110，锁紧卡头18的下端部设置有槽口朝下的钢丝绳卡槽111，两个中心支柱17沿底座11的中轴线对称，锁紧卡头18连接于两个中心立柱17上且通过其上方的锁紧螺母19锁紧，锁紧螺母19通过其上方的防松螺母110进行闭锁固定。

其中，锁紧卡头18的一端设置有卡头导孔，锁紧卡头18的另一端设置有中心立柱卡槽181，一个中心立柱17穿过锁紧卡头18的卡头导孔，锁紧卡头的中心立柱卡槽181卡在另一中心立柱17上并通过锁紧螺母19进行锁紧固定；限位板15的一端设置有限位板导孔，限位板15的另一端设置有限位立柱卡槽151，H形导向座上的一限位立柱14穿过限位板15的限位板导孔，限位板的限位立柱卡槽151卡在另一限位立柱14上并通过闭锁螺母16锁紧固定。

本实用新型的旁压张力传感器01用了二个双应变片的电阻应变片，粘贴在受力板的两侧，半桥型电阻应变片如图7所示。

见图8，两个二片半桥型电阻应变片连接组成工作电桥，旁压张力传感器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。

R为应变片阻抗，旁压张力传感器01在受到外力作用的时候会产生形变，引起紧贴在传感器内部壁上的应变片阻抗线性增加或减小。在有外部供电(3—12VDC)的情况下，输出的差分级mv信号也线性增加减小，传感器通过组桥、调零、配平灵敏度、温补等之后，输出的信号＝供电电压x灵敏度。比如稳压电源是10VDC，传感器灵敏度是1.5mv/V，传感器到满量程时输出的电压＝10x1.5＝15mv，如果需要0-5V(4-20mA等)标准模拟信号需要配信号转换器(变送器)。

基本力学原理：

旁压张力传感器01整体测力结构为剪切梁，为弹性体的应力测量方式。传感器受到外力压力时，其被测物理量都能够在物体上产生变形(应变)，当外力去除之后又可以恢复原来的形状和尺寸，即这种变形为弹性变形。弹性体是构成传感器的基本要素之一，它所具有的基本物理性质可用下列公式表示:

a.σ＝E×ε，是轴向应力应变虎克定律，即弹性体的弹性模量E决定了轴向应力σ和轴向应变ε间的线性关系。

b.ε₁＝μ×ε，弹性体在上述轴向力作用下，除了产生轴向应变ε外，还伴随着横向应变ε₁。两者之间的比值泊松比μ为党数。

c.τ＝G×γ，是纯剪切虎克定律。弹性体受到剪切力作用时，受剪切面上的剪应力τ与截面间产生的相对角应变γ呈线性关系，并取决于弹性材料的弹性剪切模量G。

上述；弹性材料的三个特性参数E、G和μ之间具有以下关系:G＝E/(2×(1+μ))。

中间受力载荷作用的应力计算

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：

局部工字梁结构的应变区位置及应力分布如图9如示

式中:

剪力Q

剪切截面对中轴的静矩S_y

剪切截面对中轴的惯矩J_y

则

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：

传感器灵敏度计算：

式中：K――电阻应变片灵敏系数。

本实用新型的操作步骤：

见图5和图6，首先将钢丝绳03穿过两个H形导向座13上部的上卡槽内，然后锁紧卡头18旋转，其中心立柱卡槽181与对应的中心立柱17卡紧，然后锁紧卡头18沿中心立柱17下移，中心立柱17的钢丝绳卡槽111卡紧钢丝绳03，然后用扳手把锁紧螺母19旋紧直至将钢丝绳03与底座11压实并锁紧牢固，并用防松螺母110闭紧；最后将两个H形导向座13上的限位板15旋转，其限位立柱卡槽151与对应的限位立柱14卡紧，并通过闭锁螺母16闭锁即可。为了不影响钢丝绳03自由摆动，限位板15距钢丝绳03的距离为5—10mm。

见图1，旁压张力传感器01连接于钢丝绳03上后，旁压张力传感器01检测力值然后发送给单片机21，单片机21将力值转换成集装箱的重量，然后发送给显示屏22进行显示，当检测的集装箱的重量在1t以内，即钢丝绳未吊起集装箱，单片机控制语音报警装置23播放“无吊”语音信息，当检测的集装箱的重量在1t—5t，即吊起的集装箱为空箱，单片机控制语音报警装置23播放“空箱”语音信息，进行提醒，当检测的集装箱的重量在5t以上，即吊起的集装箱为重箱，单片机控制语音报警装置23播放“重箱”语音信息。

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。