一种准确检测卷扬机钢丝绳拉力的装置的制作方法

1.本发明涉及起重设备辅助装置的技术领域，更具体讲是一种准确检测卷扬机钢丝绳拉力的装置。


背景技术：

2.卷扬机在起重领域中被广泛使用，它不仅能够配合简易支架来单独起吊物品，而且更主要的是能够作为起重机施工吊装的关键部件——尤其是被广泛应用于火电、水电、风电、港口、冶金、建筑、矿山等领域的动臂起重机、平臂起重机、平头塔式起重机，门座式起重机、桅杆起重机、履带式起重机等臂架式起重机。随着工程建设的快速发展，起重机或卷扬机的起重量也越来越大，而起重量的采集及其准确性、灵敏度更是关乎安全操作的重要组成部分，是操作者需要实时掌握和管理的重要资料，也始终是起重机械设计、制造、使用过程中需要管理者高度重视的问题。
3.目前大部分臂架式起重机的起重量采集装置有：通过安装在起重臂前端的拉式传感器采集，通过安装在起重臂前端的轴式传感器采集，通过安装于起重机卷扬机底部四个支脚之一的压式传感器采集。上述起重量采集装置存在着下述缺陷：拉式传感器因安装在起重臂前端容易损坏，造成维修、检查、更换困难，且线路长、信号衰减大；拉式传感器因安装在绕经多个滑轮的钢丝绳末端，造成测力不准确。轴式传感器因安装在起重臂前端容易损坏，造成维修、检查、更换困难，且线路长、信号衰减大；轴式传感器因起重臂振动，造成测力波动大。底部安装有四个支脚的卷扬机是四点支撑，当压式传感器安装在四个支脚中的一个支脚处时，钢丝绳在卷扬机卷筒上的摆动变化大，受力不明确，导致压式传感器所测力值不准确。


技术实现要素：

4.本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种准确检测卷扬机钢丝绳拉力的装置。利用本发明能够及时、准确、便捷地检测卷扬机钢丝绳的出绳拉力，进而准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，确保在安全范围内起吊，具有测力准确、检测灵敏、方便安装、便于检修、安全可靠、经济实用的优点。
5.本发明可通过下述技术措施来实现：本发明的一种准确检测卷扬机钢丝绳拉力的装置包括布置在卷扬机底架正下方的底板（既作为铰支板、限位支板的安装基础，也作为压式传感器的支撑基础），竖直固定在底板的上表面、且通过销轴铰接在卷扬机底架的左端面和右端面中偏向后端方向相同位置的铰支板（插装销轴后，两端的铰支板与卷扬机底架之间形成两个共轴线的铰接支撑，作为以卷扬机底架为杠杆的杠杆支点；同时两个铰支板与浮动支撑在卷扬机底架前端中心位置处的压式传感器配合，对卷扬机底架形成了三点支撑，支撑稳定、受力明确，同时由于线路短，还具有便于准确测力、方便安装、便于检修的优点），以浮动方式支撑在卷扬机底架前端的中心位置处、且与电脑显示终端以电信号方式相连的压式传感器（位于杠杆受力点处的
压式传感器为卷扬机底架提供向上的支撑力——使卷扬机底架具有逆时针转动趋势；同时压式传感器将来自卷扬机底架的下压力信号输出给电脑显示终端，由电脑显示终端进行数据处理和相关图像显示，能够及时、准确、便捷地测量出压式传感器所受的下压力），竖直固定在底板的上表面、且通过限位销轴配合长槽孔支撑在卷扬机底架的左端面和右端面中靠近后端相同位置的限位支板（防止卷扬机底架因反弹而发生后倾，确保本发明能够安全使用）；所述卷扬机钢丝绳的出绳拉力与压式传感器的向上支撑力之间存在着对应的比例关系（由于卷扬机钢丝绳的出绳拉力以及卷扬机自重力使卷扬机底架具有顺时针转动趋势，位于杠杆受力点处的压式传感器为卷扬机底架所提供向上的支撑力使卷扬机底架具有逆时针转动趋势，根据杠杆平衡原理可知：顺时针力矩=逆时针力矩，在本发明中杠杆平衡的计算公式就是t*a+g*c=f*b，且支撑力力臂b、重力力臂c在参数选取时均可折算成出绳拉力力臂a的倍数关系，因此从上述杠杆平衡条件的计算公式能够推导出卷扬机钢丝绳的出绳拉力t与压式传感器的向上支撑力f之间存在着对应的比例关系。而压式传感器的向上支撑力f又与压式传感器所受的来自卷扬机底架的下压力是一对大小相等、方向相反的作用力与反作用力，通过压式传感器与电脑显示终端的配合能够及时、准确、便捷地测量出压式传感器所受的下压力，也就能够及时、准确、便捷地检测出卷扬机钢丝绳的出绳拉力t，也就等于准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，进而确保本发明在安全范围内起吊）。
6.本发明中所述卷扬机钢丝绳在卷筒上的缠绕方式为单层缠绕（确保出绳拉力力臂a的恒定，进而保证卷扬机钢丝绳的出绳拉力t是压式传感器所受下压力之间保持恒定的线性关系）。
7.在本发明中所述铰支板和卷扬机底架的左端面和右端面配装铰支板的位置处均开设有与销轴的直径相匹配的销孔（便于安装销轴，确保铰支板与卷扬机底架顺利铰接）。
8.在本发明中所述限位支板上开设有与限位销轴的直径相匹配的限位销孔（用于顺利插装限位销轴）；所述长槽孔为条形键槽孔结构，长槽孔的宽度与限位销轴的直径相匹配，所述长槽孔开设在卷扬机底架的左端面和右端面中靠近后端位置处，在正常工作状态限位销轴处于长槽孔的非极限位置（长槽孔用于安装限位销轴，而且作为限位销轴的上下滑道。万一发生反弹，限位销轴沿长槽孔滑动至上端极限位置，能够有效防止卷扬机底架发生后倾，确保本发明能够安全使用）。
9.本发明的设计原理如下：本发明是在卷扬机底架的左端面和右端面中偏向后端方向相同位置均设置有铰支板，在插装销轴后两端的铰支板与卷扬机底架之间形成两个共轴线的铰接支撑，作为以卷扬机底架为杠杆的杠杆支点；同时两个铰支板与浮动支撑在卷扬机底架前端中心位置处的压式传感器配合，对卷扬机底架形成了三点支撑，支撑稳定、受力明确，同时由于线路短，还具有便于准确测力、方便安装、便于检修的优点。由于卷扬机钢丝绳的出绳拉力以及卷扬机自重力使卷扬机底架具有顺时针转动趋势，位于杠杆受力点处的压式传感器为卷扬机底架所提供向上的支撑力使卷扬机底架具有逆时针转动趋势，根据杠杆平衡原理可知：顺时针力矩=逆时针力矩，在本发明中杠杆平衡的计算公式就是t*a+g*c =f*b，且支撑力力臂、重力力臂在参数选取时均可折算成出绳拉力力臂的倍数关系，因此从上述杠杆平衡条件的计算公式能够推导出卷扬机钢丝绳的出绳拉力t与压式传感器的向上支撑力f之间存在着对应的比例关系。而压式传感器的向上支撑力f又与压式传感器所受的来自卷扬机底架的
下压力是一对大小相等、方向相反的作用力与反作用力，只要及时、准确、便捷地测量出压式传感器所受的下压力，就能够及时、准确、便捷地检测出卷扬机钢丝绳的出绳拉力t，也就等于准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，进而确保本发明在安全范围内起吊。在本发明中压式传感器还与电脑显示终端以电信号方式相连，压式传感器将来自卷扬机底架的下压力信号输出电脑显示终端，由电脑显示终端进行数据处理和相关图像显示。综上所述，利用本发明能够及时、准确、便捷地检测卷扬机钢丝绳的出绳拉力，进而准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，确保在安全范围内起吊，具有测力准确、检测灵敏、方便安装、便于检修、安全可靠、经济实用的优点。另外，本发明在限位支板上开设有用于插装限位销轴的限位销孔，在卷扬机底架的左端面和右端面中靠近后端位置处开设有作为限位销轴上下滑道的长槽孔，在正常工作状态限位销轴处于长槽孔的非极限位置，万一发生反弹时限位销轴沿长槽孔滑动至上端极限位置，能够有效防止卷扬机底架发生后倾，进一步确保本发明能够安全使用。
10.本发明的有益技术效果如下：利用本发明能够及时、准确、便捷地检测卷扬机钢丝绳的出绳拉力，进而准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，确保在安全范围内起吊，具有测力准确、检测灵敏、方便安装、便于检修、安全可靠、经济实用的优点。
11.本发明的经济效益和社会效益体现在：传统一套20t级别的拉式测力装置价格3万元，传统一套20t级别的轴式测力装置价格3.5万元，传统高处检修一次费用均为1万元。但本发明一套20t级别的轴式测力装置价格1.5万元，检修费用1000元，按照两年一个检修周期，起重机寿命20年，在全寿命周期内检修10次，可节约费用24-29万元，同时本发明减少了工人高处作业的风险，推广应用意义重大，社会效益和经济效益显著。
附图说明
12.图1是本发明的结构主视图（连接电脑显示终端前）。
13.图2是图1的俯视图（连接电脑显示终端前）。
14.图3是图1的左视图（连接电脑显示终端后）。
15.图4是杠杆受力示意图。
16.图中的序号说明：1、卷筒，2、卷扬机底架，3、销轴，4、铰支板，5、底板，6、限位支板，7、压式传感器，8、限位销轴，9、电脑显示终端，10、长槽孔，11、卷扬机钢丝绳，12、销孔，13、限位销孔，t、出绳拉力，a、出绳拉力力臂，g、卷扬机自重力， c、重力力臂，f、支撑力，b、支撑力力臂。
具体实施方式
17.本发明以下将结合附图作进一步描述：如图1～图4所示，本发明的一种准确检测卷扬机钢丝绳拉力的装置包括布置在卷扬机底架2正下方的底板5（既作为铰支板4、限位支板6的安装基础，也作为压式传感器7的支撑基础），竖直固定在底板的上表面、且通过销轴3铰接在卷扬机底架2的左端面和右端面中偏向后端方向相同位置的铰支板4（插装销轴3后，两端的铰支板4与卷扬机底架2之间形
成两个共轴线的铰接支撑，作为以卷扬机底架2为杠杆的杠杆支点；同时两个铰支板4与浮动支撑在卷扬机底架前端中心位置处的压式传感器7配合，对卷扬机底架2形成了三点支撑，支撑稳定、受力明确，同时由于线路短，还具有便于准确测力、方便安装、便于检修的优点），以浮动方式支撑在卷扬机底架前端的中心位置处、且与电脑显示终端9以电信号方式相连的压式传感器7（位于杠杆受力点处的压式传感器7为卷扬机底架2提供向上的支撑力——使卷扬机底架2具有逆时针转动趋势；同时压式传感器7将来自卷扬机底架2的下压力信号输出给电脑显示终端9，由电脑显示终端9进行数据处理和相关图像显示，能够及时、准确、便捷地测量出压式传感器7所受的下压力），竖直固定在底板的上表面、且通过限位销轴8配合长槽孔10支撑在卷扬机底架2的左端面和右端面中靠近后端相同位置的限位支板6（防止卷扬机底架2因反弹而发生后倾，确保本发明能够安全使用）；所述卷扬机钢丝绳11的出绳拉力t与压式传感器7的向上支撑力f之间存在着对应的比例关系（由于卷扬机钢丝绳11的出绳拉力t以及卷扬机自重力g使卷扬机底架2具有顺时针转动趋势，位于杠杆受力点处的压式传感器7为卷扬机底架2所提供向上的支撑力f使卷扬机底架2具有逆时针转动趋势，根据杠杆平衡原理可知：顺时针力矩=逆时针力矩，在本发明中杠杆平衡的计算公式就是t*a+g*c =f*b，且支撑力力臂b、重力力臂c在参数选取时均可折算成出绳拉力力臂a的倍数关系，因此从上述杠杆平衡条件的计算公式能够推导出卷扬机钢丝绳11的出绳拉力t与压式传感器7的向上支撑力f之间存在着对应的比例关系。而压式传感器7的向上支撑力f又与压式传感器7所受的来自卷扬机底架2的下压力是一对大小相等、方向相反的作用力与反作用力，通过压式传感器7与电脑显示终端9的配合能够及时、准确、便捷地测量出压式传感器7所受的下压力，也就能够及时、准确、便捷地检测出卷扬机钢丝绳的出绳拉力t，也就等于准确灵敏地把控卷扬机及起重机的实时起重量，进而确保本发明在安全范围内起吊）。
18.本发明中所述卷扬机钢丝绳11在卷筒1上的缠绕方式为单层缠绕（确保出绳拉力力臂a的恒定，进而保证卷扬机钢丝绳11的出绳拉力t是压式传感器7所受下压力之间保持恒定的线性关系）。
19.在本发明中所述铰支板4和卷扬机底架2的左端面和右端面配装铰支板的位置处均开设有与销轴3的直径相匹配的销孔12（便于安装销轴3，确保铰支板4与卷扬机底架2顺利铰接）。
20.在本发明中所述限位支板6上开设有与限位销轴8的直径相匹配的限位销孔13（用于顺利插装限位销轴8）；所述长槽孔10为条形键槽孔结构，长槽孔10的宽度与限位销轴8的直径相匹配，所述长槽孔10开设在卷扬机底架的左端面和右端面中靠近后端位置处，在正常工作状态限位销轴8处于长槽孔10的非极限位置（长槽孔10用于安装限位销轴8，而且作为限位销轴8的上下滑道。万一发生反弹，限位销轴8沿长槽孔10滑动至上端极限位置，能够有效防止卷扬机底架2发生后倾，确保本发明能够安全使用）。
21.本发明的具体使用情况如下：首先，按照上述结构描述及附图所示装配关系组装本发明，并根据所选定的出绳拉力力臂a、支撑力力臂b、重力力臂c以及相互间的倍数关系将铰支板4和压式传感器7布置在合适的位置处。当卷扬机及起重机起吊重物时，缠绕在卷筒1的卷扬机钢丝绳11受拉出绳，根据本发明设计原理部分的说明得知，卷扬机钢丝绳11的出绳拉力t与压式传感器7的向上支撑力f之间存在着对应的比例关系，而压式传感器7的向上支撑力f又与压式传感器7
所受的来自卷扬机底架2的下压力是一对大小相等、方向相反的作用力与反作用力，通过压式传感器7将来自卷扬机底架2的下压力信号输出电脑显示终端9，由电脑显示终端9进行数据处理和相关图像显示。这样就能够及时、准确、便捷地测量出压式传感器7所受下压力、压式传感器7的向上支撑力f、卷扬机钢丝绳的出绳拉力、卷扬机及起重机的实时起重量，准确和灵敏地把控进而确保本发明在安全范围内起吊。