一种横向电容式钢丝绳张力检测方法及装置，包括壳体和基座，壳体为对称的两个部分，通过螺栓紧固在钢丝绳上；壳体和钢丝绳之间设有橡胶垫；壳体内部设有两组对称的基座，基座设有伸出的伸缩杆，其头部设有与钢丝绳紧密接触的滚轮，伸缩杆中部设有与伸缩杆垂直的滑块，滑块一面设有弹簧，另一面设有一组电容极板，基座前壁和基座上的基板上设有导向套，基座上还设有信号处理单元和另一组电容极板，电容极板通过接线端子连入信号处理单元；钢丝绳直径的变化将导致电容极板间距变化，通过C-V电路可转换为电压信号，并最终换算为钢丝绳张力。本发明专利技术能够实时准确测量钢丝绳的张力，结构简单，安装方便，测量精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢丝绳张力检测方法及装置，尤其是一种适合提升机、电梯、绞车等设备提升或者牵引时钢丝绳实时张力检测的横向电容式钢丝绳张力检测方法及装置。
技术介绍
钢丝绳作为一种牵引、承载的关键构件，广泛应用于煤矿、冶金、高层建筑提升、交通运输等国民经济建设的各个领域，其张力变化反应了钢丝绳以及相关设备的重要运行状态信息。目前钢丝绳张力检测主要的方法分为三类一种是敲击(振波)法，如授权号为CN100485334C的专利技术专利公开的《电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪》和授权号为CN1060135C的专利技术专利公开的《电梯的吊索张力测定装置》；一种是串联法，其基本原理是在钢丝绳与提升或者牵引重物之间串联一测力传感器来达测量钢丝绳张力，；一种是三点弯曲法，根据力的合成与分解原理实现钢丝绳张力测量，例如，公开号为CN101476955的专利技术专利公开的《绳索张力测定装置》。这些方法存在测量精度低、灵敏度低、实时性差、过程复杂、安装不便或破坏钢丝绳整体性等缺点。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、测量精度高、灵敏度高、实时性强、安装方便的横向电容式钢丝绳张力检测方法及装置。技术方案本专利技术的横向电容式钢丝绳张力检测装置，包括对称扣合固定在钢丝绳上的壳体，壳体与钢丝绳固定端之间设有橡胶垫，壳体内对称设有两个基座，两个基座内均设有相互对称的滑杆，相互对称的滑杆头部分别设有顶靠在钢丝绳上的滚轮，滑杆的尾部设有固定在基座上的基板，基板右端面上下部对称设有两块电容左极板，滑杆的中部设有一滑板，滑板与基板之间设有穿套在滑杆上的弹簧，滑板与基板相对面的上下部对称设有两个测杆，两个测杆的端部均设有与电容左极板相配对的电容右极板，基板的左端面设有与接线端子相连接的信号处理单元。所述的滑杆前后两端分别设有固定在基座和基板上的导向套；所述的滚轮与钢丝绳的接触面呈圆弧状。本专利技术的横向电容式钢丝绳张力检测方法，包括如下步骤 a、首先将内部设有信号处理单元、基座、滑杆和滚轮的壳体扣合卡套在靠近提升容器或牵引容器相连接的钢丝绳上，并通过螺栓固定；b、测量钢丝绳未受力时电容左极板与电容右极板的电容值和钢丝绳的初始直径J; C、当钢丝绳提升物料或者牵引重物时，通过信号处理单元实时测量钢丝绳受力时电容左极板与电容右极板的电容值； d、根据实时测量的电容左极板与电容右极板的电容值与未受力时电容左极板与电容右极板的电容值的差值计算出钢丝绳受力时的直径变化量M; e、信号处理单元根据钢丝绳的初始直径J和直径变化量Ad计算出钢丝绳的张力F，并通过无线发送芯片将钢丝绳的张力专送到工控机，实现钢丝绳张力A的实时检测。有益效果本专利技术将钢丝绳直径变化转换为电容极板间距变化，利用电容测距原理获得钢丝绳直径变化量，经换算获得钢丝绳张力；可以在不破坏钢丝绳整体性的前提下测量钢丝绳的张力；由于装置安装在提升或者牵引容器附近的钢丝绳上，可以在不停机的情况下实时检测钢丝绳的张力变化；可以多个装置同时使用，对多钢丝绳提升、牵引等设备的多钢丝绳张力平衡具有实际的指导作用；可提高对钢丝绳张力测量的实时性、测量精度和灵敏度，从而更好的检测钢丝绳状态，以及牵引和承载设备的运行状态。由于采用对称的结构，可补偿由于钢丝绳振动、摆动等所产生的干扰；适用于范围广，精度高，安装和实用方便，维护成本低。附图说明图1是本专利技术装置的内部结构示意图。图2是本专利技术装直的基座不意图。图3是本专利技术装置的顶部示意图。图中1-壳体，2-测杆，3-橡胶垫，4-基座，5-滑杆，6-滚轮，7_钢丝绳，8_滑板，9-电容右极板，10、11-导向套，12-基板，13-电容左极板，14-信号处理单元，15-弹簧，16-接线端子，17-螺栓。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步描述 图1、2所示，本专利技术的横向电容式钢丝绳张力检测装置，主要由壳体1、橡胶垫3、基座4、滑杆5、滚轮6、滑板8、电容右极板9、导向套10、11、基座12、电容左极板13、信号处理单元14、弹簧15、接线端子16构成。壳体I为两半，对称扣合固定在钢丝绳7上，两半壳体I对称设置，通过螺栓17和橡胶垫3紧固在钢丝绳7上，如图3所示。壳体I与钢丝绳7固定端之间设有橡胶垫3 ;壳体I内对称设有两个基座4，两个基座4内分别设有前部伸出其体外的滑杆5，滑杆5前后两端分别设有固定在基座4和基板12上的导向套10、11。滑杆5的顶部设有顶靠在钢丝绳7上的滚轮6，滚轮6与钢丝绳7的接触面呈圆弧状。滑杆5的尾部穿套有固定在基座4上的基板12，基板12右端面上下部对称设有电容左极板13，滑杆5的中部设有一滑板8，滑板8与基板12之间设有穿套在滑杆5上的弹簧15，滑板8左端面的上下部对称设有测杆2，测杆2的端部设有与电容左极板13构成电容的电容右极板9，基板12的左端面设有与接线端子16相连接的信号处理单元14。信号处理单元14包括C-V变换电路CAV444、放大/滤波电路、处理器和无线发射芯片，如图4所示，电容左极板13和电容右极板9构成的电容通过接线端16接入信号处理单元14，测量时通过C-V变换电路CAV444将电容左极板13和电容右极板9构成电容的电容值转化为电压值，转换后的电压值经过放大电路和滤波电路的处理后输入处理器，处理器计算出钢丝绳7的张力值A后通过无线发送芯片将钢丝绳7的张力值A发送到工控机。本专利技术的横向电容式钢丝绳张力检测方法首先将内部设有信号处理单元14、基座4、滑杆5和滚轮6的壳体I扣合卡套在靠近提升容器或牵引容器相连接的钢丝绳7上，并通过螺栓17固定；安装好电容式钢丝绳张力检测装置后，启动装置，让电容左极板13、电容右极板9和信号处理单元14带电工作，测量钢丝绳7未受力时电容左极板13与电容右极板9构成电容的电容值和钢丝绳7的初始直径￠/ ;当钢丝绳7提升物料或者牵引重物时，钢丝绳7会受到张力而产生一定的直径变化使电容左极板13与电容右极板9之间的距离发生变化，从而电容左极板13与电容右极板9构成电容的电容值发生变化，通过信号处理单元14中的C-V变换电路CAV444、滤波电路和放大电路的处理将电容变化量转化成信号处理单元14便于测量的电压信号变化量，从而实现实时测量钢丝绳7受力时电容左极板13与电容右极板9构成电容的电容值；根据实时测量的电容左极板13与电容右极板9的电容值与未受力时电容左极板13与电容右极板9的电容值的差值可计算出电容左极板13与电容右极板9的相对移动量，也即钢丝绳7受力时的直径变化量W ;信号处理单元14根据钢丝绳7的初始直径J和直径变化量M计算出钢丝绳7的张力K计算公公式如下 F张力=S X .4(I) 式中A为钢丝绳的横截面积，5为钢丝绳横截面上的应力，其计算公式为 S= Exsm(2) 式中E为钢丝绳弹性模量，^为钢丝绳的轴向线应变，其计算公式为 Em 芯轴---(3 ) 式中y为钢丝绳的泊松比，为已知为钢丝绳的横向线应变，其计算公式为 Ad、 =--(4 ) 横d 式中d为钢丝绳的直径，A d为钢丝绳直径的变化量。综上得钢丝绳的张力为 Ad ^rx d2 Fs,X J = 5 X-X- *m-dx^ 4 ny.Ey本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种横向电容式钢丝绳张力检测装置，其特征在于：它包括对称扣合固定在钢丝绳（7）上的壳体（1），壳体（1）与钢丝绳（7）固定端之间设有橡胶垫（3），壳体（1）内对称设有两个基座（4），两个基座（4）内均设有相互对称的滑杆（5），相互对称的滑杆（5）头部分别设有顶靠在钢丝绳（7）上的滚轮（6），滑杆（5）的尾部设有固定在基座（4）上的基板（12），基板（12）右端面上下部对称设有两块电容左极板（13），滑杆（5）的中部设有一滑板（8），滑板（8）与基板（12）之间设有穿套在滑杆（5）上的弹簧（15），滑板（8）与基板（12）相对面的上下部对称设有两个测杆（2），两个测杆（2）的端部均设有与电容左极板（13）相配对的电容右极板（9），基板（12）的左端面设有与接线端子（16）相连接的信号处理单元（14）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，朱真才，王重秋，江帆，周公博，曹国华，陈国安，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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