一种管道静摩擦系数测试装置的制作方法

本实用新型涉及电力类管道测试领域，更具体地，涉及一种管道静摩擦系数测试装置。

背景技术：

电力管道经常被用于通信传输等远距离的基础建设中，为埋于地下的电缆及光纤提供重要的保障作用。电力类管道通常由高密度聚乙烯硅材料制成，具有性能稳定可靠，价格低廉等优点，然而管道的静摩擦系数是电力类管道检测与评定的重要性能指标。

测试管道静摩擦系数有两种通用方法：拉力法和平板法。平板法是将标准试棒放置在水平的被测管道中，缓慢调节管道的倾角，当角度达到某一值时，由于标准试棒的重力影响产生位移，通过此倾角可以计算出通信管道的静摩擦系数。平板法相比较拉力法更加简单及直观，因此在绝大多数标准及试验方法中都推荐使用平板法，且目前市场上的管道静摩擦系数测试仪大多采用平板法制作而成。

但市场上现有的测试设备每次测试时都需要人为将测试棒放回待测管道中，测试棒的放置位置会有差异，从而影响测试结果的准确性。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型实施例提供一种管道静摩擦系数测试装置，以解决现有的管道静摩擦系数测试过程中由于人为放置测试棒的位置不一致而影响测量准确性的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种管道静摩擦系数测试装置，包括底座、测试平台、角度调节机构、吸附部件、限位开关和角度测量部件，所述测试平台水平放置在所述底座上，所述测试平台的一端与所述底座铰接，所述测试平台上设有用于放置待测管道的管道定位部件，所述角度调节机构安装在所述底座上，所述角度调节机构的输出端与所述测试平台的底部连接，所述吸附部件安装在所述管道定位部件与所述测试平台的自由端之间，所述吸附部件包括吸附单元，所述吸附单元与所述管道定位部件对应设置，用于吸附置于所述待测管道内的测试棒；所述限位开关安装在所述吸附单元与所述管道定位部件之间；所述角度测量部件安装在所述测试平台上，所述角度调节机构和所述角度测量部件均与所述限位开关电连接。

进一步地，所述管道静摩擦系数测试装置还包括复位组件，所述复位组件安装在所述底座上，且靠近所述测试平台的铰接端，所述复位组件与所述管道定位部件对应设置。

进一步地，所述复位组件包括：支架、气缸以及顶杆，所述支架底部固定在所述底座上，所述气缸水平安装在所述支架的顶部，所述顶杆与所述气缸的活塞相连且朝向所述待测管道；所述待测管道水平时，所述顶杆与所述待测管道内的所述测试棒同轴布置。

进一步地，所述管道定位部件为气动夹具，所述气动卡具包括第一气动夹具和第二气动夹具，所述第一气动夹具与所述第二气动夹具相对设置，所述第一气动夹具靠近所述测试平台的铰接端；

所述限位开关设置在所述第二气动夹具的外侧壁上，所述吸附单元与所述第二气动夹具的卡口对应设置。

进一步地，所述测试平台上装设有步进电机，所述步进电机的输出端与所述第一气动夹具或所述第二气动夹具连接。

进一步地，所述测试棒为导磁棒，所述吸附单元为电磁铁。

进一步地，所述角度调节机构具体包括：伺服电机、连杆、丝杠以及与所述丝杠配合的丝杠螺母，所述伺服电机水平安装在底座上，所述丝杠的一端与伺服电机的输出端连接，所述丝杠的另一端与所述底座转动连接，所述连杆的下端与所述丝杠螺母铰接，所述连杆的上端与所述测试平台的底部铰接。

进一步地，所述管道静摩擦系数测试装置还包括控制箱，所述控制箱包括控制部件，所述角度测量部件、限位开关、复位组件、步进电机以及吸附单元均与所述控制部件电连接。

进一步地，所述角度测量部件为电子角度测量仪或角度测量传感器。

(三)有益效果

本实用新型实施例提供的管道静摩擦系数测试装置，通过在管道定位部件的对应位置布置吸附部件，能够使测试棒的初始下滑位置保持一致，提高测量结果的准确性，同时利用限位开关与角度检测部件和角度调节机构的联动控制，自动实现测试平台倾斜角度的准确测量，为操作更加便捷，减少人为手动操作对测量结果的干预，进一步提高管道静摩擦系数的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中管道静摩擦系数测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中管道静摩擦系数测试装置的电路连接示意图；

图中：1、底座；2、角度调节机构；3、吸附部件；4、限位开关；5、第一气动夹具；6、测试平台；7、角度测量部件；8、待测管道；9、第二气动夹具；10、步进电机；11、复位组件；12、测试棒；21、伺服电机；22、丝杠；23、丝杠螺母；24、连杆；111、支架；112、气缸；113、顶杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种管道静摩擦系数测试装置，包括：底座1、测试平台6、角度调节机构2、吸附部件3、限位开关4以及角度测量部件7，初始状态下，测试平台6水平放置在底座1上，测试平台6的一端与底座1铰接，具体可在底座1上设置铰接支座，将测试平台6与交接支座相连实现铰接。为了便于描述，测试平台6与底座1铰接的一端为铰接端，测试平台6能够活动的一端为自由端。

其中，测试平台6上安装有管道定位部件，管道定位部件用于放置待测管道8，并且可以对待测管道8进行定位；根据测试要求，管道定位部件的布置方向沿着测试平台6的铰接端向测试平台6的自由端方向布置，以便于放置待测管道8以及进行相关的测试。

角度调节机构2安装在底座1上，角度调节机构2的输出端与测试平台6的底部连接，从而带动测试平台6自由端的上升和下降。角度调整机构具体可采用齿轮传动方式、液压杆推拉方式或丝杠22与连杆24配合方式来实现测试平台6的倾角调整。

具体地，吸附部件3安装在管道定位部件与测试平台6的自由端之间，其中，吸附部件3具体包括吸附单元和固定支座，固定支座固定在测试平台6上，吸附单元安装在固定支座上，以便使吸附单元的高度与管道定位部件的高度接近，吸附单元与管道定位部件对应设置，用于吸附置于待测管道8内的测试棒12，从而保证测试棒12的初始下滑位置一致，以提高测试结果的准确性。当然，吸附单元也可制作成具有一定高度的部件，其可直接安装在测试平台6上。

需要说明的是，吸附部件3与管道定位部件之间的具体可根据测试棒12的具体长度进行适应调整，一般在2cm～5cm。吸附单元可采用真空部件或者电磁铁进行吸附，采用电磁铁吸附时，对应的测试棒12为导磁棒，导磁棒采用导磁性材料制成，导磁性材料如：铁、镍或钴等。

上述实施例中，为了便于自动确定测试棒12开始下滑时测试平台6的倾斜角度，本实施例中加装角度测量部件7以及限位开关4。具体地，角度测量部件7安装在测试平台6上，用于测量测试平台6的倾斜角度。角度测量部件7具体可采用电子角度测量仪或角度测量传感器等电子设备或元件快速获取待测的角度数据。

本实施例中通过增加限位开关4来实现联动检测，限位部件与角度调节结构电连接，同时还与角度调节机构2的控制部件电连接，这样就能够实现触发限位开关4时，角度调节机构2停止工作，同时利用角度测量部件7对测试平台6的倾斜角度进行测量。

限位开关4安装在吸附单元与管道定位部件之间，具体可安装在管道定位部件上靠近吸附部件3的一端，便于测试棒12触发其开关。当测试棒12穿过限位开关4时，可将限位开关4设置为常开或者常闭，当测试棒12滑离行程开关时，触发行程开关动作，对应切换为常闭或者常开，只要其开关信号实现切换，即可触发对应的角度调节机构2停止以及角度检测部件进行倾斜角度检测，通过检测的倾斜角度可进一步得到待测管道8的静摩擦系数。

本实用新型实施例提供的管道静摩擦系数测试装置，通过在管道定位部件的对应位置布置吸附部件，能够使测试棒12的初始下滑位置保持一致，提高测量结果的准确性，同时利用限位开关与角度检测部件和角度调节机构的联动控制，自动实现测试平台6倾斜角度的准确测量，为操作更加便捷，减少人为手动操作对测量结果的干预，进一步提高管道静摩擦系数的测量精度。

在上述实施例的基础上，根据管道静摩擦系数测试规范要求，需要重复多次对管道不同位置的静摩擦系数进行测量，并消除误差影响，得到精度较高的测试结果。为此，本实施例中为了进一步消除人为因素对测量结果的影响，同时节省人力，在底座1上安装复位组件11，复位组件11具体安装在靠近测试平台6的铰接端，并且复位组件11与管道定位部件对应设置，以便于复位组件11对待测管道8中的测试棒12自动向内推移，用于将待测管道8内的测试棒12沿推至所述吸附单元处。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述复位组件11具体包括：支架111、气缸112以及顶杆113，支架111的底部固定在底座1上，气缸112水平安装在支架111的顶部，通过支架111高度的设计保证气缸112与待测管道8水平时对应设置。气缸112可沿水平方向往复运动，顶杆113同样也水平设置，顶杆113的一端与气缸112的活塞相连，顶杆113的另一端朝向待测管道8，通过气缸112的活塞带动顶杆113往复运动，顶杆113与待测管道8水平时内部放置的测试棒12同轴设置，使得顶杆向待测管道8内移动时，能够将测试棒12向吸附部件3的方向推动。

在上述各实施例的基础上，为了方便对待测管道8进行定位，同时也便于对测试管道进行精确角度的旋转，本实用新型实施例中的管道定位部件具体采用气动夹具，气动夹具为常规夹持部件，常见于机械加工设备中，其中间设置有卡口，并且自身可以沿轴向转动。

具体地，所述气动卡具包括第一气动夹具5和第二气动夹具9，第一气动夹具5与第二气动夹相对设置，待测管道8的两端分别由第一气动夹具5与第二气动夹具9加持。其中，第一气动夹具5靠近所述测试平台6的铰接端，第二气动夹具9靠近测试平台6的自由端，第一气动夹具5的卡口中心和第二气动夹具9的卡口的中心位于同一水平线上。而限位开关4可设置在第二气动夹具9的外侧壁上，吸附单元与第二气动夹具9的卡口对应设置，保证置于待测管道8中的测试棒12能够与吸附单元接触并被吸附。

在上述各实施例的基础上，为了精确控制气动夹具的卡口的旋转角度，本实施例中在测试平台6上装设步进电机10，将步进电机10的输出端与其中一个气动夹具连接即可，当步进电机10带动第一气动夹具5或第二气动夹具9转动时，由于待测管管道的连接作用，第一气动夹具5和第二气动夹具9会同步转动。

在上述各实施例的基础上，为了精确控制测试平台6的倾斜角度，本实施例中的角度调节机构2采用丝杠22与连杆24配合的结构实现。角度调节机构2具体包括：伺服电机21、连杆24、丝杠22以及与丝杠22配合的丝杠螺母23，伺服电机21安装在底座1上，丝杠22水平布置，一端与伺服电机21的输出端连接，另一端与测试平台6和底座1上的铰接支座相连，并在铰接支座上安装轴承，便于丝杠22转动。丝杠螺母23与丝杠22配合，将丝杠22的旋转运动转化为丝杠螺母23的直线运动。连杆24作为角度调节机构2的输出端，其下端与丝杠螺母23铰接，其上端与测试平台6的底部铰接，连杆24下端与测试平台6的铰接位置应尽量靠近测试平台6的铰接端。

通过丝杠22的正转或反转，从而带动丝杠螺母23的往复运动，进而带动连杆24角度的变化，通过对伺服电机21转速的控制，实现对测试平台6的升起和下降控制。伺服电机21的控制器与限位开关4相连，便于测试棒12下滑时触动限位开关4而控制伺服电机21停止工作，减小对倾斜角度测量精度的影响。

在上述各实施例的基础上，为了实现测试装置的自动运行，本实用新型实施例中的管道静摩擦系数测试装置还包括控制箱，利用控制箱控制整个装置的运行和显示。控制箱包括控制部件，控制部件可采用单片机、嵌入式控制器或plc(可编程逻辑控制器)，角度测量部件7、限位开关4、步进电机10以及吸附单元均与控制部件电连接，控制部件用于获取测试棒12下滑时测试平台6的角度，控制部件还用于控制吸附单元(本实施例中采用电磁铁)的通断以及根据限位开关4的信号切换控制步进电机10的转动。此外，控制部件还用于控制复位组件11的气缸往复运动，从而方便将测试棒12推回至吸附部件3处进行复位设置，不需要人为操作。

进一步地，本实用新型实施例中的控制箱还包括数据计算部件和显示部件，数据计算部件和显示部件均与控制部件相连，数据计算部件可采用常规的可编程计算芯片即可实现，用于将控制部件获取的测试平台6的倾斜角度转换为待测管道8的静摩擦系数，具体可将相应的计算程序内置于数据计算部件中。显示部件可以是显示器，也可以是安装在控制柜上单独的液晶显示屏，显示部件用于显示每次测量时测试平台6的倾斜角度，然后将数据计算部件根据对应倾斜角度转换后的静摩擦系数进行显示，使操作人员能够直观地查看测量结果。

利用上述各实施例中的管道静摩擦系数测试装置进行静摩擦系数测试的具体步骤包括：

s1，调节测试平台6水平，将待测管道8装设在管道定位部件上；

s2，将测试棒12放置于待测管道8内，将测试棒12与吸附单元吸附接触；

s3，吸附单元释放，角度调节机构2动作并带动测试平台6的自由端上升，当所述测试棒12下滑并触发限位开关4时，控制所述角度调节机构2停止动作，同时获取角度测量部件7检测的所述测试平台6的角度；

s4，根据所述测试棒12下滑时的所述测试平台6的角度，计算得到所述待测管道8的静摩擦系数。

具体地，在s1中，为了保证测试结果的准确性，每次测试之前都需要将测试平台6调整至水平位置，作为每次测量的参考基准。在测试平台6水平调节完成以后，将待测管道8装设在管道定位部件上进行安装和定位，以便后续测试。管道定位部件可采用气动夹具，操作方便，同时能够对待测管道8进行轴向定位，而且气动夹具还能够满足后续测试时的旋转需求。

在s2中，测试之前需要在待测管道8内放置测试棒12，将测试棒12从待测管道8远离吸附部件3的一端插入至待测管道8中，并将测试棒12的端部推至与吸附单元吸附接触，吸附单元可采用电磁铁，测试棒12采用导磁棒，如：铁棒、镍棒或钴棒等，利用导磁棒和电磁铁的性能，可以方便实现测试棒12与吸附单元之间的吸附和分离，方便对测试棒12进行初始定位。

进一步地，为了方便放置测试棒12，利用复位组件11能够每次自动将测试棒12推至与吸附部件3接触，在s2中，将测试棒12从待测管道8远离吸附部件3的一端放入待测管道8中，利用复位组件11将测试棒12推至与吸附单元吸附接触。当然，后续循环测试时，就不需要认为重新放置，只需要操作复位组件11的推杆即可实现测试棒12的复位，而且能保证测试棒12每次都能从同一位置开始下滑。

在s3中，控制吸附单元释放，使得其与测试棒12分离。然后操作角度调节机构2，使测试平台6的自由端按预定的速度缓慢上升，当测试棒12下滑时，触发限位开关4动作，限位开关4控制角度调节机构2停止动作，同时利用角度测量部件7测量此时的测试平台6的倾斜角度。

在s4中，根据测试棒12下滑时的测试平台6的倾斜角度，可以依据相关的计算公式计算出对应的静摩擦系数。具体的计算过程可以是直接在相应的数据计算部件中进行，处理部件中内置计算程序，由角度测量部件7直接将倾斜角度数据输送至数据计算部件中进行计算，也可以对角度测量部件7测得的倾斜角度值进行显示和存储，然后再利用其它的手段进行计算得到待测管道8的静摩擦系数。

在上述实施例的基础上，在所述s4之后还包括s5，所述s5具体包括：利用步进电机10带动气动夹具以及待测管道8一并转动预设角度，重复执行上述步骤s1～s4。

具体地，为了增加管道静摩擦系数测试的准确性，现有的测试规范中需要对同一待测管道8测试一共测试8次，除去误差较大的测量结果，然后取平均值得到该管道最终的静摩擦系数。

同时，为了尽可能地对待测管道8内壁的各个位置都能测到，在每次测试时需要将待测管道8转动一定角度，本实施例中根据测试次数要求每次转动45度，这样除去第1次的测试之后还需要转动7次，每次都按照上述实施例中步骤s1～s3进行测试即可得到相应的静摩擦系数。最后根据测得的8个静摩擦系数结果进行数据处理，即可得到该管道静摩擦系数的最终测试结果。为了便于转动预定的角度，本实施例中采用步进电机10带动气动夹具转动预设角度，从而带动气动夹具上的待测管道8转动预设角度来实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。