电阻应变计在双钩紧线器中的应用.pdf

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第29卷第6期
水利电力机械
Vol 29 No 6
2007年6月
WATER CONSERVANCY ELECTRIC POWER MACHINERY
2007
电阻应变计在叹的紧线器中的应用
Application of resistor strain gauge in double hook wire tightener
晏红,郑晓
(三峡大学机械与材料学院,湖北宜昌443002)
摘要:利用金属材料在弹性极限范围内受力线性形变的规律,以电阻应变计为测力传感器,通过测试拉
的方法,将双钩紧线器受力是否达到许用值的状态,以光和声的形式向外界发出报警信号,从而实现双钓紧
器在受力达到许用債时报警。
关键词:电阻应变计;应变;拉カ测登;报警
中图分类号:TM54
文献标识码:B文章编号:1006-6446(2007)06-0038-02
0引
双钩紧线器是架空输电线路施工中常用到的工
器具。目前的双钩紧线器在拉力超载吋,施工人员
不能及时发觉。当紧线器被拉伸发生塑性变形时
双钩紧线器将报废,造成工器其损坏;如双钩紧线器
超载严重时,双钩紧线器将断裂,从而造成难以估量
的施工安全事故。
本文设计的双钩紧线器,较现有紧线器的先进之
处在于它能在外拉力超过许用值时自动报警,从而很
好地预防上述事故的发生,对架空线路施工中杄塔组
图1低碳钢拉伸时的力学性能曲线
立环节的安全、经济生产貝有十分重要的意义
变形能自动恢复。那么双钩紧线器受力应变为弹性
1双钩紧线器受力形变分析
形变,即外力产生的应力应在金属材料的比例极限
n以下
双钩紧线器多为Q235或Q255的优质碳素结构
钢制造,而由低碳钢拉伸时的力学性能曲线如图1所2双钩紧线器测试系统的设计
示。在低碳钢的比例极限以内,金属材料被拉伸会发
用电阻应变计作为测力传感器,将其贴在受拉
生弹性变形,徹除外力后,金属材料会自动恢复原长,力的圆杆上,如图2所示,传感器将获取的拉力信号
且在比例极限以内,材料的应力和应变成线性关系如转换成电信号,电信号经过差动放大,以光或声的形
图1中线段b所示。当外力对材料产生的应力超过式向外界显示。
材料的比例极限时,材料将处于屈服阶段,此时材料2.1电阻应变计的测量原理
在屈服阶段产生的塑性变形将是不可恢复的。
将4个同型号电阻应变计按图2所示进行布
可报警型双钩紧线器要在外力接近或达到许用置,R1,R3贴在垂直轴向,R2,R贴在平行轴向。图2
值时报警,在外力撤除时不报警,即双钩紧线器受力为圆杆表面的展开图,2m为表面周长。圆杆受拉力
收稿日期
作者简介:晏红(19%5-),女,四川成都人,三峡大学机械与材料学院高级实验师,从事测试技术及数挖技术的教学与研究工作。
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第29卷第6期
晏红,等:电阻应变计在双钩紧线器中的应用
时,应变计产生的应变与轴产生的应变相问并与轴可知施加的拉力大小。
在同一截面上,R2,R4产生横向应变,R,R3产生纵
向应变,各应变计上的应变分别为
」こes=Eu+er
式中,s1,s2,63,E4分别为R1,R2,R3,R的应
变,6r表示温度变化引起的应变,e2表示拉力变化
引起的应变。
图3电桥电路图
2.2对直流全桥测试信号(电压)的判别、报警
可报警型双钩紧线器仅作为众多施工器具之
多在野外使用,受工作环境的干扰较大,同时为
了方便运输,电压比较器的工作电压要求较低,即
。较小(为几伏),输出一般很小
图2电阻应变计布置
电桥信号引线若不采用屏蔽电缆,并使整个装
应变与电阻相对变化的关系为
置与外界信号屏蔽,容易受外界于扰
双钩紧线器的材质均匀程度、加工精度、受拉均匀
R
程度及应变片的粘贴工艺等对测试结果有影响
若R1=R2=R3=R4=R
在已知可报警双钩紧线器拉杆截面积S,许用
厕
△R,△R
R
R
K(gl ET)
拉力Fr,电桥输出电压设为电压比较器的判別电压
的情况下,为了排除上述因素的影响,更准确地选择
△R,△R
R
R
K(-Re1+e)。(5)判別电压,满足工程实际需要,双钩紧线器在许用拉
力下差动放大,当直流全桥的输出电压达到或接近
式中,R为电阻应变计的电阻值,△R为电阻应变计该值时,电压比较器导通,与判别器申联的发光二极
的电阻変化值,K为电阻应变计的灵敏系数,n为材管⊥D发光,警报响,实现光信号输出和报,
料的泊松比
为了得到最大的信号输出,提高测量的灵敏度,3模型制作说明及试验分析报告
采用直流全桥。把4个电阻应变计接成如图3所示3.1双钩紧线器模型制作
的电桥形式。若共桥电压为,此时电桥的输出电
可报警型双钩紧线器拉杆模型材质采用与双钩
压Ux为
紧线器材质相同的Q235,制成的模型体参数如下
Ro=Melo=2K(1
材质
Q0235
根据材料力学知
比例极限O,=200MPa,o.为140MPa
形状
柱型
杆长
150mm,直径为22mu
所以
倒角
2mm,表面粗糙度2.5
许用拉力
A0=53. 19 KN
v=2K()送Uo=2K(1+4)sSEu(8)3.2试验
式中,S为受力圆杆截面积,E为材料的弹性摸量。
试验中,取Fr=30kN,在电桥输入电压为6V
由式(8)可知,当圆杆截面积定时,电桥输出时,測得输出电压的平均值是10.8mV。则电压比
电压与拉力F1成正比。通过测量电桥输出电压就较器的判别电压为10.8mV。(下转第56页)