[發(fā)明專利]一種線纜計米器牽引力監(jiān)測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510459643.7
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN104976975A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 強俊;李心源;趙全
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G01B21/06
• 分類號: G01B21/06;G01L5/16
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

技術領域

本發(fā)明屬于線纜制造業(yè)技術領域，涉及到一種線纜計米器，具體涉及到一種線纜計米器牽引力監(jiān)測裝置。

背景技術

計米器是線纜制造必備的設備之一,隨著設備和產(chǎn)品的不斷改進和提高,計米裝置的合理、精準也越來越為制造商和研究單位所關注和重視。有關計米器減小計米誤差方面的工作是線纜行業(yè)制造商十分關注的一項工作,尤其是對價值(附加值)高的產(chǎn)品,如截面積大的電力電纜、控纜、礦用電纜、交聯(lián)電纜和通信電纜等更是如此。線纜在不同的張力狀態(tài)下(即在繃緊和松弛狀態(tài)下)計米測量值是不同的,故在這種情況下測量會產(chǎn)生一定的誤差(偏差)。因此,在生產(chǎn)過程中需要線纜自身盡可能保持一定的張力。計米器的張緊輪、機械壓輪的張力和色帶計米器導輪在生產(chǎn)制造中是否打滑，也是影響計米精度的一個重要因素。在實際的生產(chǎn)使用過程中，線纜牽引機的卷取速度，直接影響到計米輪或者計米履帶與線纜的摩擦力大小，在線纜計米的過程中，牽引機帶動線纜向前運動，兩個計米輪緊壓著線纜，通過計米輪與線纜之間的靜摩擦力帶動計米輪轉動，實現(xiàn)計米功能。

如果計米輪與線纜的壓力過小，會導致提供的最大靜摩擦力不能平衡牽引機的牽引力，計米輪與線纜之間由原來的靜摩擦變成滑動摩擦，導致計米誤差。如果壓力過大，則牽引機必須提供足夠大的牽引力才能帶動線纜運動，增加牽引機的能源損耗。因此，必須對計米器與線纜之間的正壓和靜摩擦力進行監(jiān)測，確保牽引力也即靜摩擦力不超過計米輪與線纜之間的最大靜摩擦力，防止線纜與計米輪之間出現(xiàn)滑動摩擦，造成計米誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以上現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種線纜計米器牽引力監(jiān)測裝置，通過在計米輪上設置二維力傳感器，監(jiān)測計米輪與線纜之間的正壓和切向的牽引力，防止線纜與計米輪之間出現(xiàn)滑動摩擦，造成計米誤差。

本發(fā)明的技術方案是：一種線纜計米器牽引力監(jiān)測裝置，包括計米輪和線纜牽引機，還包括二維力傳感器和傳感系統(tǒng)信號處理器，二維力傳感器設置在計米輪的曲面采集線纜與計米輪之間的正壓力和靜摩擦力并發(fā)送給傳感系統(tǒng)信號處理器，傳感系統(tǒng)信號處理器將正壓力和靜摩擦力反饋給線纜牽引機，二維力傳感器包括圓環(huán)電容單元組合條狀電容單元組，所述條狀電容單元組設置在基板圓環(huán)電容單元組外的四角或者圓心，所述圓環(huán)電容單元組包括至少一組圓環(huán)電容單元對，圓環(huán)電容單元對包括兩個相互圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組是由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結構，每個圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極。

線纜計米器牽引力監(jiān)測裝置的圓環(huán)電容單元的感應電極和驅動電極正對且形狀相同，條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相同，驅動電極長度兩端分別預留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驅＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驅為條狀電容單元的驅動電極長度，b_0感為感應電極長度。所述條狀電容單元的左差位δ_左和右差位δ_右有δ_左＝δ_右，且其中d₀為介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，τ_max為最大應力值。所述條狀電容單元的驅動電極和感應電極沿寬度方向設有初始偏移δ_xo。所述圓環(huán)電容單元組包括n個同心圓環(huán)電容單元，其中其中，a_平為平行板的長度，r_圓為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，a_δ圓相鄰兩圓環(huán)電容單元之間的電極間距。所述條狀電容單元的寬度其中，d₀為條狀電容單元介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅動電極通過一個引出線與傳感系統(tǒng)信號處理器連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個圓環(huán)的感應電極單獨引線與傳感系統(tǒng)信號處理器連接，條狀電容單元組的感應電極設一根引線。所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與傳感系統(tǒng)信號處理器之間分別設有中間變換器，中間變換器用于設置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在電容測量二維力的基礎上，有效使用平板的使用面積，整個圓環(huán)電容單元都對法向作用具有貢獻，并且通過差動等方法有效解決二維力耦合，從而使法向與切向轉換都達到較高的線性、精度與靈敏度。另外，對計米輪與線纜之間的正壓和靜摩擦力實時監(jiān)測，避免正壓過小提供的最大靜摩擦力不足，也避免牽引力過大導致滑動摩擦，造成計米誤差。