RU2010193C1 - Device for determination of tension in cable - Google Patents

Abstract

FIELD: hoisting mechanisms. SUBSTANCE: device has support 3, tackle block 1 with pulley 5 and force sensor 2. Force sensor 2 is hinge-suspended from support 3 and is connected to tackle block 1. Roller 7 is mounted on tackle block 1 and is coupled to sensor of its turn angle. It forms protractor together with tie-rod 8. Tie-rod 8 is installed for interaction with cable 8 by means of its end. Roller 7 is positioned in parallel to geometrical axis of pulley 5. Sensor of turn angle of roller 7 and force sensor 2 are connected to computer. EFFECT: improved reliability of determination of tension. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике грузоподъемных механизмов, в частности к лебедочным комплексам. The invention relates to techniques for lifting mechanisms, in particular for winch complexes.

Известно устройство для определения натяжения в тросе, состоящее из измерительного троса, закрепленного с двух концов через датчики силы к опорам. К измерительному тросу шарнирно прикреплен подвесной блок со шкивом и грузовым тросом так, что ветви измерительного троса являются примерно зеркальным отображением грузового троса. Датчики силы шарнирно подвешены на опоре и подключены к вычислительному блоку. A device for determining the tension in a cable, consisting of a measuring cable, fixed at both ends through force sensors to the supports. A suspension unit with a pulley and a cargo cable is pivotally attached to the measuring cable so that the branches of the measuring cable are approximately a mirror image of the cargo cable. Force sensors are pivotally suspended on a support and connected to a computing unit.

На результатах определения натяжения с помощью такого устройства сказываются погрешности от измерения четырех параметров, что не позволяет проводить точные измерения. Другим его недостатком является неудобство его при эксплуатации из-за несовершенства процесса регистрации. The results of determining the tension using such a device are affected by errors from the measurement of four parameters, which does not allow accurate measurements. Another disadvantage is its inconvenience during operation due to the imperfection of the registration process.

Целью изобретения является повышение точности и удобства эксплуатации. The aim of the invention is to improve the accuracy and ease of use.

Для достижения цели в устройство для определения натяжения в тросе, содержащее опору, подвесной блок со шкивом, соединенный с датчиком силы, шарнирно подвешенным на опоре, вычислительный блок, подключенный к датчику силы, введен угломер, включающий в себя валик, установленный на подвесном блоке, связанный с валиком датчик угла его поворота и тягу, закрепленную на валике с возможностью взаимодействия своим концом с тросом. При этом валик расположен параллельно геометрической оси шкива, а датчик угла поворота валика связан с вычислительным блоком. To achieve the goal, a device for determining the tension in a cable containing a support, a suspension unit with a pulley connected to a force sensor pivotally suspended on a support, a computing unit connected to a force sensor, an angle meter is introduced, including a roller mounted on the suspension unit, a rotation angle sensor connected to the roller and a rod mounted on the roller with the possibility of interaction with its end with a cable. In this case, the roller is located parallel to the geometrical axis of the pulley, and the sensor of the angle of rotation of the roller is connected to the computing unit.

Указанная совокупность признаков позволяет определять натяжение в тросе всего лишь по двум параметрам (силе и углу), что повышает точность и обеспечивает автоматизацию процесса регистрации, что повышает удобство эксплуатации. The specified set of features allows you to determine the tension in the cable by only two parameters (force and angle), which increases accuracy and provides automation of the registration process, which increases ease of use.

Предложенное угломерное устройство может быть установлено на внешней стороне обоймы блока в любой точке при условии параллельности оси преобразователя и оси шкива. Корпус датчика угла поворота жестко закрепляется к блоку, а подвижный его элемент соединяется с тягой, имеющей в момент измерения контакт с тросом. The proposed goniometer device can be installed on the outside of the cage of the block at any point provided that the axis of the transducer and the axis of the pulley are parallel. The housing of the rotation angle sensor is rigidly fixed to the block, and its movable element is connected to the rod, which at the moment of measurement has contact with the cable.

Наиболее предпочтительное место для установки угломерного устройства - ось, вокруг которой вращается шкив. При этом ось измерительной тяги датчика должна быть продолжением осевой линии шкива. При таком варианте реализуется наиболее простая и эффективная функциональная связь между углом изгиба троса и углом поворота тяги. The most preferred place to install the goniometer is the axis around which the pulley rotates. In this case, the axis of the measuring rod of the sensor should be a continuation of the axial line of the pulley. With this option, the simplest and most effective functional relationship between the angle of the cable bend and the angle of rotation of the rod is realized.

На фиг. 1 изображен вариант устройства, общий вид (без вычислительного устройства); на фиг. 2 дана функциональная зависимость угловых величин, возникающая при использовании предложенного устройства. In FIG. 1 shows a variant of the device, a General view (without a computing device); in FIG. 2 shows the functional dependence of the angular values that occurs when using the proposed device.

Устройство (без вычислительного устройства) состоит из подвесного блока 1, прикрепленного к датчику 2 силы, который в свою очередь подвешен к опоре 3 через шарнир 4. Через шкив 5 блока 1 проходит трос 6. На внешней стороне обоймы блока 1 укреплен угломер, состоящий из датчика 7 угла поворота и Г-образной тяги 8. При этом ось вращения тяги 8 должна быть параллельна или совпадать с осевой линией шкива. Кроме того, α - угол, равный половине угла изгиба φ троса на шкиве блока; β - угол между перпендикуляром к плоскости симметрии блока, проходящей через ось шкива, восстановленный от оси вращения измерительной тяги и самой тягой 8; γ - угол между ветвью троса 6 и тягой 8 угломера; R - радиус шкива по канавке; l - длина тяги 8. The device (without a computing device) consists of a suspension unit 1 attached to a force sensor 2, which, in turn, is suspended from a support 3 through a hinge 4. A cable 6 passes through the pulley 5 of block 1. A protractor consisting of the sensor 7 of the rotation angle and the L-shaped rod 8. In this case, the axis of rotation of the rod 8 should be parallel to or coincide with the axial line of the pulley. In addition, α is the angle equal to half the bending angle φ of the cable on the pulley of the block; β is the angle between the perpendicular to the plane of symmetry of the block passing through the axis of the pulley, restored from the axis of rotation of the measuring rod and the rod 8 itself; γ is the angle between the branch of the cable 6 and the draft 8 of the protractor; R is the radius of the pulley along the groove; l - traction length 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При натяжении троса, в зависимости от взаимного расположения коренной и ходовой ветвей троса 6, блок 1 вместе с датчиком 2 силы отклонится от вертикали так, что φ= 2α (1)
Это равенство основано на допущении, что при реально действующих на блок нагрузках влияние собственной массы блока на соотношение углов несущественно α= γ-β (2) sinγ =

= Const (3)
Таким образом, угол γ может быть определен как постоянная величина из геометрического соотношения радиуса канавки шкива и длины тяги угломерного устройства, а измеряемый этим устройством угол β функционально связан с расчетным углом α.When the cable is tensioned, depending on the relative position of the root and running branches of the cable 6, block 1 together with the force sensor 2 will deviate from the vertical so that φ = 2α (1)
This equality is based on the assumption that for loads actually acting on the block, the influence of the block's own mass on the angle ratio is not significant α = γ-β (2) sinγ =

= Const (3)
Thus, the angle γ can be defined as a constant value from the geometric ratio of the radius of the groove of the pulley and the thrust length of the goniometric device, and the angle β measured by this device is functionally related to the calculated angle α.

Обобщенно величину натяжения троса можно определить по формуле T =

, (4) где γ вычисляют по формуле (3) и используют как постоянную величину, а Р и β получают как сигналы датчиков силы и угла.In general, the cable tension can be determined by the formula T =

, (4) where γ is calculated by formula (3) and used as a constant value, and P and β are obtained as signals from force and angle sensors.

Реализовать тригонометрическую зависимость (4) можно либо в датчике угла поворота, например, при помощи функционального потенциометра, либо в решающем устройстве. При изменении радиуса канавки шкива, например, вследствие износа или замены шкива, функциональную зависимость корректируют, вычисляя новую постоянную γ . Измерительная тяга может быть подпружинена для обеспечения постоянного контакта с тросом или снабжена исполнительным механизмом, который осуществляет поворот тяги и прижим ее к тросу в момент измерения угла изгиба троса. The trigonometric dependence (4) can be realized either in the angle sensor, for example, using a functional potentiometer, or in a solver. When changing the radius of the groove of the pulley, for example, due to wear or replacement of the pulley, the functional dependence is adjusted, calculating a new constant γ. The measuring rod can be spring loaded to ensure constant contact with the cable or equipped with an actuator that rotates the rod and presses it against the cable at the moment of measuring the angle of the cable bend.

Технико-экономический эффект от использования устройства может быть получен путем повышения удобства эксплуатации за счет непосредственного измерения угловой величины при помощи известных угломерных преобразователей общепромышленного назначения для телеметрического ввода информации об угле изгиба троса в решающее устройство. The technical and economic effect of the use of the device can be obtained by increasing the convenience of operation by directly measuring the angular magnitude using well-known goniometric transducers of general industrial purpose for telemetric input of information about the angle of bending of the cable into the decisive device.

Устройство может быть использовано также для автоматического выравнивания нагрузок в двух параллельно работающих по одному назначению лебедках (например, на судах-траулерах), предупреждать случаи опасных перегрузок. (56) Патент ГДР N 210974, кл. G 01 L 5/04, 1984. The device can also be used for automatic load balancing in two winches operating simultaneously for the same purpose (for example, on trawler vessels), to prevent dangerous overloads. (56) Patent GDR N 210974, cl. G 01 L 5/04, 1984.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ В ТРОСЕ , содеpжащее опоpу, подвесной блок со шкивом, соединенный с датчиком силы, шаpниpно подвешенным на опоpе, и вычислительный блок, подключенный к датчику силы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и удобства в эксплуатации, оно снабжено угломеpом, включающим в себя валик, установленный на подвесном блоке, связанный с валиком датчик угла его повоpота и тягу, закpепленную на валике с возможностью взаимодействия своим концом с тpосом, пpи этом валик pасположен паpаллельно геометpической оси шкива, а датчик угла повоpота валика связан с вычислительным блоком. DEVICE FOR DETERMINING TENSION IN A CABLE, containing a support, a suspension unit with a pulley connected to a force sensor pivotally suspended on the support, and a computing unit connected to a force sensor, characterized in that, in order to improve accuracy and ease of use, it is provided a goniometer including a roller mounted on a suspension block, a rotation angle sensor connected to the roller, and a thrust mounted on the roller with the possibility of interaction with its end with a cable, while the roller is parallel to the geometric axis of the pulley VA, and the rotation angle sensor of the roller is connected to the computing unit.

Images