专利名称：一种承载钢丝绳运动状态检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种承载钢丝绳运动状态检测装置及方法，尤其适用于不同承载绳索运动状态的检测以及施工立井吊桶运动状态的检测。
背景技术：
目前对钢丝绳承载状态的检测主要是静载荷下的性能检测与动载荷下的运动状态检测。静载荷下的性能检测主要通过拉力实验机进行拉伸加载测试，并通过引申计来进行测量；而动载荷下钢丝绳的运动状态测量，一般将轴编码器与顶部的导向轮进行连接来测量下放的位移，但无法测量钢丝绳运动过程的振动状态；现有钢丝绳末端加速度、速度与位移的运动状态检测仅局限于采用加速度传感器来进行确定，且只能近似评估纵向与横向的运动状态。可见，目前现有的钢丝绳的运动状态检测装置无法准确测量钢丝绳纵向运动状态，更没有钢丝绳扭动状态的检测装置与方法，从而无法掌握钢丝绳在提升与下放过程中的运动变化情况，更无法评估一些重要工况，如超深施工立井升降吊桶提升绳的运行状态、起重机提升重物过程中的运动状态以及直升机悬挂绳索承载重物升降过程中的运动状态情况。
发明内容
技术问题本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种结构紧凑、安装方便、测量准确的承载钢丝绳运动状态检测装置及方法。技术方案本发明的承载钢丝绳运动状态检测装置，包括套装在检测钢丝绳上的滑架装置，滑架装置上设有信号采集器，滑架装置的两侧对称设有两根导向绳，两根导向绳上分别设有固定在滑架装置上的纵向运动检测装置，滑架装置的上方设有固定在检测钢丝绳上的扭动检测装置，扭动检测装置的两侧经螺栓固定在滑架装置上，检测钢丝绳的末端连接有配重；
所述的滑架装置包括滑架、设在滑架上的两个上、下钢丝绳夹块，上、下夹块与滑架之间设有上、下止推轴承，下夹块与下止推轴承之间设有预紧弹簧；
所述的纵向运动检测装置由抱合在导向绳上的主、副导向滑轮，主、副导向滑轮的前后两侧分别设有长螺杆，长螺杆设在连接板上，连接板与固定在滑架上的固定板相连；长螺杆上设有固定主、副导向滑轮的主、副挡块，主、副挡块上设有主、副导向滑轮轴的滚动轴承； 主、副挡块的外侧分别设有主、副预紧弹簧，主挡块上设有纵向轴编码器和固定纵向轴编码器的连接块；
所述的扭动检测装置包括夹紧在检测钢丝绳的三个摩擦轮组，三个摩擦轮组上下两侧分别设有环形连接板，环形连接板的两侧分别设有穿套螺栓的条形孔，三个摩擦轮组之一的摩擦轮轴上设有扭动轴编码器；扭动轴编码器和纵向轴编码器经导线与信号采集器相连接。所述的滑架呈Π形，滑架上下两端对称形穿过导向绳的通孔；所述的主、副导向滑轮的外缘上开有与导向绳相吻合的凹槽。本发明的承载钢丝绳运动状态检测方法
检测钢丝绳运动状态时，一方面，滑架装置随检测钢丝绳上下运动，检测钢丝绳的纵向运动使纵向运动检测装置内的主导轮沿导向绳转动，通过与主导向滑轮轴连接的纵向轴编码器测量主导向轮的纵向转动信号，并将测量的纵向转动信号传输到信号采集器内；另一方面，检测钢丝绳的扭转运动使扭动检测装置内的三个摩擦轮组转动，通过三个摩擦轮组之一的摩擦轮轴上设置的扭动轴编码器测量该摩擦轮的扭转转动信号，并将测量的扭转转动信号传输到信号采集器内；信号采集器将采集到的纵向转动信号与扭转转动信号输出至工控机，实现对检测钢丝绳运动状态的检测。有益效果本发明能够检测钢丝绳的纵向与扭动状态，具有结构紧凑、安装方便、 测量准确，尤其适用于不同承载绳索运动状态的检测，主要优点有
1)采用沿导向绳的滚动测量替代现有的加速度传感器测量，解决了加速度传感器积分产出的误差，使钢丝绳纵向运动状态测量更加准确；
2)采用环向压紧钢丝绳进行钢丝绳扭动状态的检测，克服了目前钢丝绳扭动状态无法测量问题；
3)采用具有止推轴承和夹块的滑架，实现了钢丝绳任意位置的纵向与扭动状态检测。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的滑架装置结构图。图3是本发明的纵向运动检测装置结构图。图中导向绳-1，滑架_2，纵向运动检测装置_3，摩擦轮_4，配重_5，信号采集器_6，检测钢丝绳-7，螺栓一 8，扭动轴编码器_9，环形连接板-10，滑架-2-1，上、下钢丝绳夹块-2-2、2-6，上、下止推轴承-2-3、2-4，钢丝绳预紧弹簧-2-5 ；主、副预紧弹簧_3_1、3_7， 主、副挡块挡块_3-2、3-5，主、副导向滑轮_3-3、3-8，长螺杆_3_4，主、副导向滑轮轴_3_10、 3-6，滚动轴承-3-9，纵向轴编码器-3-11，连接块-3-12，连接板_3_13，固定板_3_14。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述
本发明的钢丝绳运动状态检测装置，主要由用于纵向运动状态检测的导向绳1、信号采集器6、沿导向绳1运动的滑架装置2、固定在滑架装置2上并沿导向绳1滑行的纵向运动检测装置3、固定在滑架2上并夹持在检测钢丝绳7上的扭动检测装置4、以及固定在检测钢丝绳7末端的配重装置5构成。所述的滑架装置2包括滑架2-1、设在滑架2-1上的两个上、下钢丝绳夹块2-2、2-6，上、下夹块2-2、2-6与滑架2_1之间设有上、下止推轴承2_3、 2-4，下夹块2-6与下止推轴承2-4之间设有预紧弹簧2-5 ；所述的滑架2-1呈Π形，滑架2-1 上下两端对称形穿过导向绳1的通孔。滑架装置2套装在检测钢丝绳7上，信号采集器6 设在滑架装置2上，滑架装置2的两侧对称设置两根导向绳1，两根导向绳1上分别安装有固定在滑架装置2上的纵向运动检测装置3，所述的纵向运动检测装置3由抱合在导向绳1 上的主、副导向滑轮3-3、3-8，主、副导向滑轮3-3、3-8的前后两侧分别设有长螺杆3_4，长螺杆3-4设在连接板3-13上，连接板3-13与固定在滑架2_1上的固定板3_14相连；长螺杆3-4上设有固定主、副导向滑轮3-3、3-8的主、副挡块3-2、3-5，主、副挡块3_2、3_5上设有主、副导向滑轮轴3-10、3-6的滚动轴承3-9 ；主、副挡块3-2、3-5的外侧分别设有主、副预紧弹簧3-1、3-7，主挡块3-2上设有纵向轴编码器3-11和固定纵向轴编码器3-11的连接块3-12 ；所述的主、副导向滑轮3-3、3-8的外缘上开有与导向绳1相吻合的凹槽。滑架装置2的上方安装固定在检测钢丝绳7上的扭动检测装置，扭动检测装置的两侧经螺栓8固定在滑架装置2上，检测钢丝绳7的末端连接有配重5 ；所述的扭动检测装置包括夹紧在检测钢丝绳7的三个摩擦轮组4，三个摩擦轮组4上下两侧分别设有环形连接板10，环形连接板的两侧分别设有穿套螺栓8的条形孔，三个摩擦轮组4之一的摩擦轮轴上设有扭动轴编码器9 ；扭动轴编码器9和纵向轴编码器3-11经导线与信号采集器6相连接。本发明的承载钢丝绳运动状态检测方法
首选将滑架2-1穿过检测钢丝绳7与导向绳1，并通过上、下夹块2-2、2-6固定在检测钢丝绳1上，滑架2-1的预紧力通过预紧弹簧2-5施加，滑架2-1与检测钢丝绳7之间的相对扭转运动通过上、下夹块2-2、2-6与滑架2-1之间设有的上、下止推轴承2-3、2-4实现； 纵向运动检测装置3通过主、副导向滑轮3-3、3-8抱合在导向绳1上，并通过固定板3-14 固定在滑架2-1上；扭转运动检测装置通过三组摩擦轮组4夹紧在检测钢丝绳7上，并通过螺旋8固定在滑架2-1上。检测钢丝绳7运动状态时，一方面，滑架装置2随检测钢丝绳7上下运动，检测钢丝绳7的纵向运动使纵向运动检测装置3内的主导轮3-3沿导向绳1转动，通过与主导向滑轮轴3-10连接的纵向轴编码器3-11测量主导向轮3-3的纵向转动信号，并将测量的纵向转动信号传输到信号采集器6内，即主导向轮3-3的转动量通过与其连接的纵向轴编码器3-11测量，从而通过纵向轴编码器3-11测量检测钢丝绳7的纵向运动；另一方面，检测钢丝绳7的扭转运动带动扭动检测装置内的三个摩擦轮组4转动，通过三个摩擦轮组4之一的摩擦轮轴上设置的扭动轴编码器9测量该摩擦轮的扭转转动信号，即通过扭动轴编码器9测量检测钢丝绳7的扭转运动，并将测量到的扭转转动信号传输到信号采集器6内，最终由信号采集器6将采集到的纵向转动信号与扭转转动信号输出至工控机，实现对检测钢丝绳7运动状态的检测。
权利要求
1.一种承载钢丝绳运动状态检测装置，其特征在于它包括套装在检测钢丝绳(7)上的滑架装置(2 )，滑架装置(2 )上设有信号采集器(6 )，滑架装置(2 )的两侧对称设有两根导向绳(1)，两根导向绳(1)上分别设有固定在滑架装置(2)上的纵向运动检测装置(3)，滑架装置(2)的上方设有固定在检测钢丝绳(7)上的扭动检测装置，扭动检测装置的两侧经螺栓(8)固定在滑架装置(2)上，检测钢丝绳(7)的末端连接有配重(5)；所述的滑架装置(2)包括滑架(2-1)、设在滑架(2-1)上的两个上、下钢丝绳夹块(2-2、 2-6)，上、下夹块(2-2、2-6)与滑架(2-1)之间设有上、下止推轴承(2-3,2-4),下夹块(2-6) 与下止推轴承(2-4)之间设有预紧弹簧(2-5)；所述的纵向运动检测装置(3)由抱合在导向绳(1)上的主、副导向滑轮(3-3、3-8)，主、 副导向滑轮(3-3、3-8)的前后两侧分别设有长螺杆(3-4)，长螺杆(3-4)设在连接板(3-13) 上，连接板(3-13)与固定在滑架(2-1)上的固定板(3-14)相连；长螺杆(3-4)上设有固定主、副导向滑轮(3-3、3-8 )的主、副挡块(3-2、3-5 )，主、副挡块(3-2、3-5 )上设有主、副导向滑轮轴(3-10、3-6)的滚动轴承(3-9)；主、副挡块(3-2、3-5)的外侧分别设有主、副预紧弹簧(3-1、3-7)，主挡块(3-2)上设有纵向轴编码器(3-11)和固定纵向轴编码器(3-11)的连接块(3-12);所述的扭动检测装置包括夹紧在检测钢丝绳(7)的三个摩擦轮组(4)，三个摩擦轮组 (4)上下两侧分别设有环形连接板(10)，环形连接板的两侧分别设有穿套螺栓(8)的条形孔，三个摩擦轮组(4)之一的摩擦轮轴上设有扭动轴编码器(9)；扭动轴编码器(9)和纵向轴编码器(3-11)经导线与信号采集器(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的承载钢丝绳运动状态检测装置，其特征在于所述的滑架 (2-1)呈Π形，滑架(2-1)上下两端对称形穿过导向绳(1)的通孔。
3.根据权利要求1所述的承载钢丝绳运动状态检测装置，其特征在于所述的主、副导向滑轮(3-3、3-8)的外缘上开有与导向绳(1)相吻合的凹槽。
4.一种如上述权利要求所述装置的承载钢丝绳运动状态检测方法，其特征在于检测钢丝绳(7)运动状态时，一方面，滑架装置(2)随检测钢丝绳(7)上下运动，检测钢丝绳(7)的纵向运动使纵向运动检测装置(3)内的主导轮(3-3)沿导向绳(1)转动，通过与主导向滑轮轴(3-10)连接的纵向轴编码器(3-11)测量主导向轮(3-3)的纵向转动信号，并将测量的纵向转动信号传输到信号采集器(6)内；另一方面，检测钢丝绳(7)的扭转运动使扭动检测装置内的三个摩擦轮组(4)转动，通过三个摩擦轮组(4)之一的摩擦轮轴上设置的扭动轴编码器(9)测量该摩擦轮的扭转转动信号，并将测量的扭转转动信号传输到信号采集器(6)内；信号采集器(6)将采集到的纵向转动信号与扭转转动信号输出至工控机，实现对检测钢丝绳(7)运动状态的检测。
全文摘要
一种承载钢丝绳运动状态检测装置及方法，包括导向绳、信号采集器、沿导向绳运动的滑架装置、固定在滑架装置上并沿导向绳滑行的纵向运动检测装置、固定在滑架上并夹持在检测钢丝绳上的扭动检测装置、以及固定在检测钢丝绳末端的配重。检测钢丝绳在运动过程中，滑架通过夹块固定在检测钢丝绳上进行上下运动，钢丝绳纵向检测装置内的导向轮沿导向绳高速滚动，滚动状态通过轴编码器进行测量；钢丝绳的扭动带动扭动检测装置内的摩擦轮转动，摩擦轮的运动状态通过与其连接的轴编码器进行测量；测量数据由信号采集器进行采集，并将信号输出至工控机，从而对检测钢丝绳的运动状态进行检测。
文档编号G01P13/00GK102495233SQ20111041776
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者吴荣华, 周公博, 宋静, 彭玉兴, 彭维红, 曹国华, 曹永光, 朱真才, 李伟, 王东亮, 王淼, 王进杰 申请人:中国矿业大学