[發明專利]一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 202210021337.5
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114441081A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 王少雷;冀學文;馬曉欣;劉麗娟;宋新衛;朱文明;張富鈞;邵帥;蘇麒麟
• 申請（專利權）人: 河北建筑工程學院
• 主分類號: G01L5/10
• 分類號: G01L5/10
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 閆超良

1.一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置，包括金屬橋架(1)，其特征在于：所述金屬橋架(1)的頂部固定連接有固定螺母(2)，所述固定螺母(2)的內壁活動連接有調節螺桿(3)，所述調節螺桿(3)的底部固定連接有鋼絲繩限位裝置(5)，所述鋼絲繩限位裝置(5)的外壁固定連接有陶瓷型壓力傳感器(4)，所述陶瓷型壓力傳感器(4)的一側固定連接有壓力傳感器連接線(6)，所述金屬橋架(1)的外壁固定連接有導電彈簧(7)，所述金屬橋架(1)的內壁固定連接有信號放大器(8)，所述金屬橋架(1)的一側固定連接有夾持板(9)；

所述金屬橋架(1)的另一側活動連接有夾片(10)，所述夾片(10)的內壁活動連接有固定螺栓機構(11)，所述夾持板(9)的內壁固定連接有軸承(12)，所述軸承(12)的外壁固定連接有鑄鋼滑輪(14)，所述鑄鋼滑輪(14)的外壁固定連接有聚氨酯橡膠襯墊(13)，所述聚氨酯橡膠襯墊(13)的外壁固定連接有金屬套環(15)，所述膠襯墊(13)的內壁開設有傳感器安裝槽(16)，所述傳感器安裝槽(16)的內壁固定連接有紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)，所述聚氨酯橡膠襯墊(13)的外壁固定連接有金屬導線環(18)。

2.根據權利要求1所述的一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置，其特征在于：所述固定螺母(2)與調節螺桿(3)螺紋連接，且調節螺桿(3)通過固定螺母(2)貫穿金屬橋架(1)的外壁。

3.根據權利要求1所述的一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置，其特征在于：所述導電彈簧(7)的一端伸入金屬導線環(18)的內部設置有一段預壓縮結構，且導電彈簧(7)的另一端與信號放大器(8)電性連接。

4.根據權利要求1所述的一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置，其特征在于：所述聚氨酯橡膠襯墊(13)為環形狀，且聚氨酯橡膠襯墊(13)為彈性結構。

5.根據權利要求1所述的一種索道牽引索受力狀態實時監測裝置，其特征在于：所述傳感器安裝槽(16)沿聚氨酯橡膠襯墊(13)的軸向中心線等角度分布，所述紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)的兩側皆引出電流信號導線，且電流信號導線的正負極末端分別與金屬套環(15)電性連接。

6.一種如權利要求1所述的索道牽引索受力狀態實時監測裝置的監測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：首先通過撥動調節螺桿(3)，使得對調節螺桿(3)的上下位置進行調節，使得調節螺桿(3)帶動陶瓷型壓力傳感器(4)進行位置調節；

步驟二：將外部鋼絲繩穿入鋼絲繩限位裝置(5)的內部，通過鋼絲繩限位裝置(5)對鋼絲繩進行位置限制；

步驟三：外部鋼絲繩通過聚氨酯橡膠襯墊(13)將壓力傳遞給紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)，紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)在壓力的作用下產生信號電流，電流信號經過導線、金屬導線環(18)和導電彈簧(7)進入信號放大器(8)；

步驟四：經過信號放大器(8)將測得的信號放大，并濾波后形成標準的4-20mA模擬量信號，將此信號跟鋼絲繩施加給聚氨酯橡膠襯墊(13)的壓力進行標定，就可以明確4-20mA模擬量信號所代表的壓力值；

步驟五：當調節螺桿(3)位置調定后，陶瓷型壓力傳感器(4)與兩側鑄鋼滑輪(14)的位置被確定，鋼絲繩軸線與調節螺桿(3)的軸線夾角a就得到確定，對陶瓷型壓力傳感器(4)處的鋼絲繩段進行受力分析，得到受力關系公式(一)，如下所示：

T＝F/(2*cosa)；

步驟六：上述公式中F為紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)可以直接測量得到的壓力值，則通過上式可以得到鋼絲繩的張緊拉力T，據此利用托索輪組相鄰兩個鑄鋼滑輪(14)及調節螺桿(3)之間的三角幾何位置關系，借助紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)就可以實現對索道牽引索張緊力的實時監測，鋼絲繩張緊力的變化可以實時被紐扣型壓電陶瓷傳感器(17)間接測量得到。