[发明专利]一种缆索张力实时测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及缆索张力测量的技术领域，尤其涉及一种可用于小空间，动态实时测量的缆索张力实时测量装置及方法。

背景技术

在工程应用中，电缆、钢索等有时需要在小场地实施测量张力的工作，同时在动态情况下，能够满足实时、精准地测量缆索张力的需求。目前，通常采用两种方法来实施：第一种是串联法（如图1、图2所示），将缆索的一端串入测力传感器，直接测力，或者由于缆索的长度限制，需要将缆索剪断后，将缆索剪断部的两端头串入测力传感器两头，进行测量；第二种是并联法（如图3所示）：即使是缆索较长，能够在不剪断缆索的情况下，测力传感器和缆索以一定的姿态并联放置，通过缆索在测力传感器敏感方向的分解与合成，求解缆索张力。

  一般，串联法是最普遍的测量张力的方法，但是，使用时受到一定的限制，当测量的是较长的缆索时，需要将缆索断开之后再串入测力传感器，并且，串联法只能适用于现场宽敞的场地，窄小场地不适合，如此以来，使得在使用的时候受到场地及缆索长短问题的限制，不能快速、方便、准确的测量；并联法通常使用的是三轮（支点）法，并联法测力受缆索挠度、轮系摩阻、机械结构的精度和刚度的影响比较大，虽然可在小场地、动态测力，但其测量精度远劣于串联法，不能保证测量的准确性。

发明内容

 本发明的目的是提供一种缆索张力实时测量装置及方法，能够使用于空间窄小的场地，并能够在动态情况下，实时精确地测量缆索的张力。

 本发明采用的技术方案为：

一种缆索张力实时测量装置，包括固定架，固定架的一侧通过轴承固定牵引轮，牵引轮的一侧的固定架上设有一个纵杆，纵杆的顶端通过铰接固定测力板，测力板的中下部和测力轮固定，测力板的左端上侧固定定位轮，测力板的左端下侧连接测力传感器的一端，测力传感器的另一端连接固定架，缆索依次绕设在牵引轮、测力轮、定位轮上，定位轮和测力板在测力轮的带动下同时绕纵杆的顶端转动；所述的牵引轮、测力轮、定位轮在空间位置上处于同一垂直面，牵引轮的水平高度高于测力轮的水平高度，测力轮的水平高度与定位轮的水平高度一致。

所述的缆索沿着牵引轮的下沿、测力轮的上沿、定位轮上沿穿过，缆索内公切于牵引轮和测力轮，缆索外公切于测力轮和定位轮。

所述的测力传感器垂直放置。

所述的牵引轮、测力轮、定位轮采用硬质塑料材质。

一种缆索张力实时测量的方法，  

使用上述缆索张力实时测量装置及方法进行实时测量的步骤为：

a：将牵引轮通过轴承固定于固定架的E处；

b：将缆索的一端沿着牵引轮的下沿和测力轮的上沿穿过，缆索与牵引轮的切点为C，与测力轮的切点为D，标出此时切点连线CD的中点B；

c：确定固定架第二纵杆顶端A的空间位置：标出切线CD的垂直平分线，固定架第二纵杆顶端A设于垂直平分线上；

d：再将测力板通过铰接固定于固定架第二纵杆顶端A处；

e：再将定位轮固定在测力板左端上侧，静态时保证定位轮水平高度与测力轮水平高度一致；

f：将测力传感器一端固定在测力板的左端下侧，另一端固定在固定架上，使得测力传感器垂直放置；

g：通过函数公式F1=k*Ft+b计算得出缆索张力F1的值。

   k为机械构造综合系数，b为缆索本质常量，Ft为测力传感器受力状态显示的数值。

所述的步骤g中机械构造综合系数k和缆索本质常量b的确定方法：

         ①：在缆索上串联一个力标准器；

         ②：第一次给缆索一个较小的瞬时拉力Z1，此时，力标准器显示缆索瞬时受力值y1，测力传感器显示瞬时受力值x1，得出y1=k* x1+b；

         ③：第二次给缆索一个较大的瞬时拉力Z2，此时，力标准器显示缆索瞬时受力值y2，测力传感器显示瞬时受力值x2，得出y2=k* x2+b；

         ④：得出方程组：

y1=k* x1+b

                       y2=k* x2+b，

代入y1 、x1 、y2 、x2，解出得k、b的值。