ИЗМЕРИТЕЛЬ ОСЕВЫХ СИЛ В НАПРЯЖЕННОМ КАНАТЕ Российский патент 2003 года по МПК G01L5/10 G01L5/04 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению усилий, создаваемых в натянутых гибких элементах, и может быть использовано при установке или замене датчика силы на канате без изменения его напряженного состояния.

Известен пьезорезистивный измеритель механических напряжений, содержащий верхнюю и нижнюю пластины, между которыми размещены датчики [1].

Неудобство данного устройства состоит в том, что для замены измерителя требуется полное снятие напряжения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является измеритель осевых сил в напряженном канате, содержащий верхнюю и нижнюю силопередающие плиты с центральным отверстием для каната, расположенный между ними датчик силы, имеющий верхнюю и нижнюю силовоспринимающие прокладки и электрические соединенные между собой чувствительные элементы и сило-выравнивающие поверхности, образованные на участках контакта плиты подкладок [2].

Датчик силы CV-8 представляет собой цилиндр из термообработанной стали, оснащен чувствительными измерительными приборами, которые установлены между концевой канатной муфтой и опорной плитой. Локальные деформации сжатия, вызванные в цилиндре силой натяжения в канате, измеряются восемью равноотстоящими чувствительными с вибрирующими проволочными элементами, расположенными по периферии цилиндра.

Средняя величина показаний напряжений (механических), снятых с восьми чувствительных приборов, представляет собой среднее значение деформации на канате. Кольцеобразные подкладки из мягкой стали на концах датчика деформируются в определенном месте, сохраняя равномерное распределение напряжения между канатной головкой и опорной плитой.

Измеритель надежно осуществляет текущий контроль за изменениями нагрузки во время и после поддомкрачивания.

Однако этот измеритель недостаточно полно показывает изменение напряжений в канате при его натяжении. Это обусловлено тем, что измеряется средняя величина напряжений, вызванных локальными деформациями силовыравнивающих поверхностей, образованных на участках контакта плит и подкладок. Локальные деформации не отражают полную деформацию силовыравнивающей поверхности. Так же невозможна проверка метрологических характеристик чувствительных элементов датчика силы и в случае необходимости их замена после установки на канате, так как установка или снятие датчика возможны только в процессе монтажа или демонтажа каната. Следует иметь ввиду, что силовоспринимающие подкладки датчика изготавливают из мягкой стали и используют только один раз.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения осевых сил в напряженном канате и обеспечение установки или замены датчика силы при напряженном состоянии каната.

Поставленная задача достигается тем, что в измерителе осевых сил в напряженном канате, содержащем верхнюю и нижнюю силопередающие плиты с центральным отверстием для каната, расположенный между ними датчик силы, имеющий верхнюю и нижнюю силовоспринимающие подкладки и электрически соединенные между собой чувствительные элементы и силовыравнивающие поверхности, образованные на участках контакта плит и подкладок, новым является то, что силовоспринимающие подкладки датчика силы состоят из пары С-образных пластин с фиксаторами, а чувствительные элементы установлены концентрично пластинам в самостоятельных корпусах. Кроме этого, фиксаторы могут быть выполнены по форме П-образной рамки, а на наружных поверхностях сопрягаемых между собой С-образных пластин образованны уступы для рамки. Кроме этого, фиксаторы могут состоять из двух пар С-образных прокладок с штырями, а в силовоспринимающих пластинах со стороны датчика силы выполнено отверстие для штырей. Кроме этого, корпусы для чувствительных элементов могут быть выполнены по форме цилиндра.

Выполнение силовоспринимающих подкладок из пары С-образных пластин обеспечивает съемность и охват каната между верней и нижней силопередающими плитами, а установка чувствительных элементов раздельно один от другого в самостоятельных корпусах обеспечивает обнаружение перекоса натяжения и этапную замену каждого чувствительного элемента.

Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен пример установки датчика с домкратом;
на фиг.2 показан продольный вид измерителя осевых сил в сборе;
на фиг.3 дан поперечный вид измерителя;
на фиг. 4 представлен продольный вид измерителя с измененной верхней силовыравнивающей поверхностью относительно фиг.2;
на фиг.5 - продольный вид с фиксирующими С-образными прокладками.

Измеритель осевых сил в напряженном канате состоит из верхней 1 и нижней 2 силопередающих плит с центральным отверстием 3 для каната 4, Датчика силы, расположенного между плиты 1 и 2, имеющего верхнюю 5 и нижнюю 6 силовоспринимающие подкладки и электрически соединенные между собой проводами чувствительные элементы, которые установлены в цилиндрообразных корпусах 7. Силовоспринимающие подкладки 5 и 6 датчика силы состоят из пары С-образных пластин с фиксаторами, при присоединении между собой концами пластин образуется кольцо, толщина которого соответствует размерам корпуса 7 чувствительного элемента. Для предотвращения разъединения между собой С-образных пластин имеется фиксатор. В одном случае фиксатор может быть выполнен по форме П-образной рамки 8, а на наружных поверхностях сопрягаемых между собой С-образных пластин образованны уступы 9 для рамки 8. В другом случае фиксатор состоит из двух пар С-образных прокладок 10 с штырями 11, а в силовоспринимающих подкладках 5 и 6 со стороны чувствительных элементов выполнены отверстия 12 для штырей 11.

На участках контакта плит 1 и 2 и подкладок 5 и 6 образованны силовыравнивающие поверхности 13, при выполнении силовыравнивающих поверхностей 13 в виде сферы, выгнутой наружу относительно датчика силы, можно обходится без фиксаторов, а при выполнении силовыравнивающих поверхностей выпуклыми внутрь относительно датчика силы следует применять один из вышеописанных фиксаторов.

Монтаж измерителя осевых сил в напряженном канате осуществляют следующим образом.

На опорную плиту 14 с каналом 15 для каната 4 устанавливают домкрат 16, в котором закрепляют концевую муфту 17 каната 4 с регулировочной гильзой 18. На гильзе 18, посредством упорного винтового соединения, предварительно устанавливают верхнюю силопередающую плиту 1 и свободно устанавливают нижнюю силопередающую плиту 2. В центральном отверстии плиты 1 выполнена опорная винтовая нарезка 19. С помощью плунжеров 20 домкрата 16 создают натяжение каната, напрягая железобетонную конструкцию 21, порядка 1000 тонн и в образовавшийся зазор между силопередающими плитами 1 и 2 устанавливают верхнюю и нижнюю силовоспринимающие подкладки 5 и 6 датчика силы, корпуса чувствительных элементов, которого равномерно распределяют концентрично по С-образным пластинам подкладок 5 и 6. При выполнении силовыравнивающих поверхностей 13 силопередающих плит 1 и 2 выпуклыми относительно датчика силы производят скрепление С-образных пластин П-образными рамками 8, а при выполнении силовыравнивающих поверхностей 13 силопередающих плит 1 и 2 вогнутой относительно датчика силы скрепление С-образных пластин можно не проводить, так как при сжатии датчика силы происходит самофиксация С-образных пластин. В случае ограниченного пространства при монтаже датчика силы и при использовании силовыравнивающих поверхностей 13 силопередающих плит 1 и 2 выпуклыми относительно датчика силы применяют фиксатор из С-образных прокладок 10 с штырями 11.

Регулировочной гильзой 18 выбирают лишний зазор между силопередающими плитами 1 и 2 и, стравливая давление в домкрате 16, обеспечивают передачу усилий натяжения каната 4 через верхнюю и нижнюю силовоспринимающие плиты 1 и 2 на чувствительные элементы датчика силы, затем отсоединяют домкрат 16 от концевой муфты 17. Таким образом усилие натяжения каната перераспределяется между всеми элементами датчика силы. Показания чувствительных элементов передаются по электрическим проводам в систему сбора данных и сумма показаний чувствительных элементов датчика соответствует усилию натяжения каната 4. При необходимости замены одного из чувствительных элементов датчика силы домкратом 16 производят оттяжку усилий от датчика силы описанным выше приемом. Таким образом, равномерность распределения усилий между чувствительными элементами не требуется, что позволяет многократно устанавливать (снимать) датчик без применения колец из мягкой стали.

Технико-экономический эффект состоит в упрощении замены чувствительных элементов датчика силы и экономии его силовоспринимающих подкладок.

Источники информации
1. Патент Англии 2326719, кл. G 01 L 1/18, публикация 1998г. (аналог);
2. проспект фирмы TELEMAC Динамический датчик, Тензодатчик CV-8. 1999 г. (прототип).

Изобретение относится к силоизмерительной технике. Измеритель содержит верхнюю (1) и нижнюю (2) силопередающие плиты с центральным отверстием для канала (4), расположенный между ними датчик силы, имеющий верхнюю (5) и нижнюю (6) силовоспринимающие подкладки и чувствительные элементы. Силовоспринимающие подкладки (5 и 6) датчика силы состоят из пары С-образных пластин с фиксаторами (8), предотвращающими расхождение пластин. Чувствительные элементы установлены концентрично пластинам в самостоятельных корпусах (7). Технический результат: повышение ремонтопригодности. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Измеритель осевых сил в напряженном канате, содержащий верхнюю и нижнюю силопередающие плиты с центральным отверстием для каната, расположенный между ними датчик силы, имеющий верхнюю и нижнюю силовоспринимающие подкладки и электрически соединенные между собой чувствительные элементы и силовыравнивающие поверхности, образованные на участках контакта плит и подкладок, отличающийся тем, что силовоспринимающие подкладки датчика силы состоят из пары С-образных пластин с фиксаторами, а чувствительные элементы установлены концентрично пластинам в самостоятельных корпусах.2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены по форме П-образной рамки, а на наружных поверхностях сопрягаемых между собой С-образных пластин образованы уступы для рамки.3. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы состоят из двух пар С-образных прокладок со штырями, а в силовоспринимающих пластинах со стороны датчика силы выполнены отверстия для штырей.4. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что корпусы для чувствительных элементов выполнены по форме цилиндра.