一种吊索拉力测量装置的制作方法

本实用新型涉及吊装工程领域，具体而言涉及一种吊索拉力测量装置。

背景技术：

吊装工程是指用起重设备将在工厂或工地预先制作好的构件或结构吊起，移动至指定位置。除了预制构件外，施工过程中的材料、工器具也需要垂直运输到指定高度。随着国民经济的不断发展，我国各行业方兴未艾，尤其在电力、冶金、新能源等领域，为了追求更高的效率和效益，整体吊装工程被广泛采用，这就要求更高的吊装技术和吊装设备。

在吊装工程中一种必不可少的装置为吊索，目前常用的吊索一般为钢丝绳。吊索除了起到连接吊具与吊车的作用，还可以连接吊具与被吊设备，这主要是利用吊具的较大的刚度限制设备的变形。为了确保吊装过程的安全进行，特别是高空作业，应对构件或结构进行吊装强度和吊索的拉力进行测量，并实时与数值计算结果进行对比，避免事故的发生。在进行多机同时吊装时，更需要实时测量吊索的拉力，确保吊装过程的协调性。目前测量吊索拉力普遍采用钢丝绳拉力测量仪。然而，目前的钢丝绳拉力测量仪测量精度不高，并且不利于连续稳定性测量。

因此，有必要提出一种新的吊索拉力测量装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本实用新型公开了一种吊索拉力测量装置，所述吊索拉力测量装置包括：

测量基体，所述测量基体包括测量段以及位于所述测量段两端的吊索连接段，所述吊索连接段上设有开孔；

吊索固定装置，所述吊索固定装置用于固定穿过所述开孔的吊索，从而使所述吊索的拉力转移到所述测量基体上；

应变片，所述应变片粘贴在所述测量段上，用于测量所述测量段的应变；以及

应变采集仪，所述应变采集仪用于读取所述应变片的测量结果。

示例性地，所述吊索固定装置为马鞍螺丝。

示例性地，所述应变片包括沿所述测量基体轴线方向粘贴的测量应变片，以及沿垂直于所述测量基体轴线方向粘贴的验证应变片，所述测量应变片用于测量所述测量段的轴向应变，所述验证应变片用于测量所述测量段的环向应变，以对所述轴向应变的测量结果进行验证。

示例性地，所述测量应变片和/或所述验证应变片的数目分别为4个。

示例性地，所述吊索连接段的尺寸大于所述测量段的尺寸。

示例性地，所述吊索连接段与所述测量段之间采用圆角过渡。

示例性地，所述测量基体的材料为钢材。

示例性地，所述测量基体的横截面为圆形。

示例性地，所述吊索连接段的直径与所述测量段的直径的比值为1.25-1.6。

示例性地，所述应变采集仪为无线动态应变采集仪。

本实用新型所提供的吊索拉力测量装置，吊索的拉力直接作用在测量基体上，排除了摩擦力的干扰，还能承受一定的冲击载荷，提高了测量精度，并且连接方式简单，安全性好。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1示出了现有的吊索拉力测量装置的结构示意图。

图2示出根据本实用新型一实施方式的吊索拉力测量装置的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型一实施方式的吊索拉力测量装置中应变片位置的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的吊索拉力测量装置。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

在吊装工程中一种必不可少的装置为吊索，目前常用的吊索一般为钢丝绳。为了确保吊装过程的安全进行，特别是高空作业，应对构件或结构进行吊装强度和吊索的拉力进行测量，并实时与数值计算结果进行对比，避免事故的发生。在进行多机同时吊装时，更需要实时测量吊索的拉力，确保吊装过程的协调性。

目前普遍采用的钢丝绳拉力测量仪采用应变式测力传感器，根据力的合成、分解原理，利用施加外界力改变钢丝绳的合力方向，并测得由该合力产生的应变，由该应变通过计算反推出合力，进而计算出钢丝绳拉力。现有的吊索拉力测量装置如图1所示，在钢丝绳100拉力较大时，钢丝绳100与钢丝绳拉力测量仪101的A、B两点的摩擦力会很大，这严重影响测量的精度，另一方面，由于钢丝绳100在A、B两点处可以脱离钢丝绳拉力测量仪101，在高空作业时由于钢丝绳100的晃动，可能使得钢丝绳100脱离A、B两点，不利于连续稳定性测量。

针对上述至少一个问题，本实用新型提供了一种吊索拉力测量装置，包括：测量基体，所述测量基体包括测量段以及位于所述测量段两端的吊索连接段，所述吊索连接段上设有开孔；吊索固定装置，所述吊索固定装置用于固定穿过所述开孔的吊索，从而使所述吊索的拉力转移到所述测量基体上；应变片，所述应变片粘贴在所述测量段上，用于测量所述测量段的应变；以及应变采集仪，所述应变采集仪用于读取所述应变片的测量结果。

本实用新型所提供的吊索拉力测量装置，吊索的拉力直接作用在测量基体上，排除了摩擦力的干扰，还能承受一定的冲击载荷，提高了测量精度，并且连接方式简单，安全性好。

下面结合图2、图3对本实用新型一实施方式的吊索拉力测量装置进行详细描述。本实施例所提供的吊索拉力测量装置可于测量钢丝绳或其他柔性拉伸的吊索的拉力。

如图2所示，本实施例提供的吊索拉力测量装置包括测量基体201、吊索固定装置202、应变片203以及应变采集仪204，所述测量基体201包括测量段201a以及位于所述测量段201a两端的吊索连接段201b，所述吊索连接段201b上设有开孔205；所述吊索固定装置202用于固定穿过所述开孔205的吊索200，从而使所述吊索200的拉力转移到所述测量基体201上；所述应变片203粘贴在所述测量段201a上，用于测量所述测量段201a的应变；所述应变采集仪204用于接收所述应变片203的测量结果。

本实施例中，所述测量基体201的材料为钢材。钢材的选择可根据最大吊装重量来确定，例如，可选择80号钢的钢柱作为所述测量基体201的材料。测量基体201的横截面为圆形，其中吊索连接段201b的截面直径大于所述测量段201a的截面直径，两段之间采用圆角过渡。为避免测量基体201与吊索200连接部位的破坏和应力集中的产生，作为优选，所述吊索连接段201b的直径(D1)与所述测量段201a的直径(D2)的比值为1.25-1.6，作为过渡的圆角的半径R＝0.4×(D1-D2)。

在吊索连接段201b上开设有开孔205。吊装前，需要预先将吊索200穿过一端的吊索连接段201b上的开孔205，通过吊索固定装置202将穿过开孔205的吊索200两端固定，而后将吊索200穿过另外一端的吊索连接段201b上的开孔205，再次由吊索固定装置202将穿过开孔205的吊索200两端固定。由于吊索固定装置202的固定，两个吊索连接段201b之间的吊索200为松弛的自由段，该段吊索200上的拉力全部转移到了测量基体201上。根据圣维南原理，在远离连接部位的位置可以精确测量由拉力产生的应变。

所述测量基体201的测量段201a上粘贴有应变片203，用于测量测量段201a的应变，以计算转移到测量基体201上的吊索200的拉力。

如图3所示，在本实施例中，所述应变片203包括沿所述测量基体201轴线方向粘贴的测量应变片和沿垂直于所述测量基体201轴线方向粘贴的验证应变片。具体地，在测量段201a的中间位置粘贴有4个平行于测量基体201轴线方向的测量应变片(应变片1-4)，用于测量所述测量段201a的轴向应变，并以四个测量应变片平均值作为最终轴向应变；此外，还粘贴有4个垂直于测量基体201轴线方向的验证应变片(应变片5-8)，所述验证应变片用于测量所述测量段201a的环向应变，该应变主要用于验证测量应变片测量结果的准确性，并采用4个验证应变片测量结果的平均值为最终环向应变。吊索拉力计算过程为，由测得的轴向应变得到轴向应力，该应力乘以测量段201a的横截面积即为吊索的拉力。具体地，采用上述测量装置的测量结果计算吊索200拉力的计算公式为：

σ轴向＝Eε轴向

其中，ε1、ε2、ε3、ε4分别为4个测量应变片所测得的轴向应变，ε轴向为测量段210a的轴向应变，σ轴向为测量段201a的轴向应力，F为吊索拉力，E为给定的测量基体201的弹性模量。

此外，还可将根据测量结果计算得到的测量基体201的弹性模量与给定的测量基体201的弹性模量进行对比，用于验证测量结果的准确性。其中，由测量结果计算基体弹性模量E1的计算公式为：

其中，ε环向为测量段201a的环向应变，ε5、ε6、ε7、ε8分别为4个验证应变片所测得的环向应变，E1为根据测量结果计算得到的测量基体201的弹性模量。

在一个实施例中，为了保证应变片203的测量结果不受温度的影响，还可在一个不受外力的测量基体上相同位置粘贴应变片作为温度补偿片。

在一个实施例中，所述应变采集仪204为无线动态应变采集仪，其与应变片203之间采用无线连接方式连接。所述无线动态应变采集仪可以实时记录应变片203所测得的数据，实时测量吊索200的拉力，从而确保吊装过程的协调性，避免事故的发生。此外，所述无线动态应变采集仪采用无线传输方式读取测量数据，吊装时无需人为靠近测量，安全性好。

本实用新型所提供的吊索拉力测量装置具有如下优点：

1、吊索的拉力直接作用在测量基体上，排除了摩擦力的干扰，还能承受一定的冲击载荷，提高了测量精度。

2、吊索穿过带孔的测量基体并采用吊索固定装置固定，避免了吊索晃动时，脱离测量装置。

3、连接方式简单，适用于各种柔性拉伸的吊索。

4、采用无线传输设备读取测量数据，吊装时无需人为靠近测量，安全性好。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。