УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ НАТЯЖЕНИЯ КАНАТА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения силы натяжения каната в нефтедобывающей промышленности.
Известно устройство для измерения натяжения каната, содержащее раму, с установленным на ней силоизмерителем, три опорных элемента, крайние из которых установлены на плоских пружинах с возможностью смещения вдоль рамы, а центральный взаимодействует с силоизмерителем. Измеряя стрелу прогиба каната и расстояние между опорными элементами, определяют силу натяжения (авторское свидетельство СССР №1781568, МКИ 5 G 01 L 5/04, опубл. 1992 г.).
Недостатком известной конструкции является сложность ее изготовления и настройки.
Для измерения силы натяжения каната применяют датчик, выпускаемый серийно («Датчики силоизмерительные тензорезисторные консольные сдвиговые 4184 ДСТ. Руководство по эксплуатации АЖЕ 2.320.015-016 РЭ». Сибтензоприбор, 2001 г.). Основой конструкции устройства служит расположенный в корпусе датчика упругий элемент консольного типа с наклеенными на него сдвиговыми тензорезисторами. Корпус датчика имеет три проходных отверстия, два из которых служат для его крепления на стальной плите. В отверстии на его консольной части установлена проушина, к которой крепится канат. Устройство имеет кабельный вывод для соединения с регистрирующей аппаратурой. Установка датчика должна производиться таким образом, чтобы, максимальный угол между измерительной осью датчика и направлением измеряемой силы не превышал 0,5°.
Максимальная нагрузка, на которую рассчитана конструкция известного устройства, составляет 10 т. В то же время в нефтедобывающей промышленности часто приходится иметь дело с более высокими нагрузками. Требования по установке датчика не позволяют разложить действующую на него силу на составляющие, чтобы снизить измеряемую величину натяжения каната и расширить возможности применения устройства.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности измерения натяжения каната при высоких нагрузках.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для измерения силы натяжения каната содержит силоизмерительный тензорезисторный консольный датчик, в проходных отверстиях которого установлены две направляющие опоры, равноудаленные от расположенной между ними центральной опоры, ограничивающей ход прижимного упора, соединенного стяжными болтами и гайками, установленными через тарельчатые шайбы, с планкой, упирающейся в корпус датчика и закрепляющей на корпусе центральную опору. Все опоры спрофилированы по диаметру каната, при этом центральная опора имеет меньшую высоту, чем направляющие опоры.
На фиг.1 представлена схема устройства для измерения натяжения каната, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Устройство содержит силоизмерительный тензорезисторный консольный датчик 1, в проходных отверстиях корпуса которого установлены две направляющие опоры 2 и 3 на одинаковом расстоянии от центральной опоры 4. Все опоры спрофилированы по диаметру каната. Направляющие опоры 2 и 3 закреплены в проходных отверстиях корпуса датчика гайками 5. Высота центральной опоры 4 меньше, чем высота направляющих опор 2 и 3. Центральная опора 4 закреплена на корпусе датчика через планку 6, упирающуюся в корпус датчика и соединенную
стяжными болтами 7 и гайками 8, через тарельчатые шайбы 9 с прижимным упором 10, также спрофилированным по диаметру каната. Передача сигнала к блоку обработки информации осуществляется посредством кабеля 11.
Для обеспечения равноудаленности направляющих опор 2 и 3 от центральной опоры 4 при использовании серийного датчика профилированная часть опоры 3 смещена относительно оси проходного отверстия.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают так, чтобы канат проходил через опоры 2, 3 и 4. При затягивании гаек 8 через тарельчатые шайбы 9, нормирующие усилие зажима каната, стяжные винты 7 тянут прижимной упор 10, который прогибает канат на величину ΔН, составляющую разность между высотой опор 2 и 4. Прогиб каната нагружает опору 2 с усилием, равным составляющей силы натяжения в направлении оси опоры. Это усилие измеряется тензодатчиком. Силу натяжения каната рассчитывают по формуле:
нат.
F=Р/sin α
где Р - сила, измеряемая тензодатчиком,
α - угол прогиба каната, определяемый из соотношения sin α=ΔH·L,
где L - расстояние между центральной 4 и направляющей 2 опорами,
ΔН - разность высоты опор.
Пересчет измеряемой тензодатчиком силы в силу натяжения каната осуществляется автоматически в блоке обработки информации, сигнал в который поступает по кабелю 11.
Изменяя соотношение высот направляющих и центральной опор, или расстояние между опорами можно регулировать угол прогиба каната и величину допустимых нагрузок, измеряемых датчиком. Например, при
отношении ΔН:L=1:10 можно с помощью датчика, рассчитанного на нагрузку 2 т, измерить силу натяжения каната до 20т.
Применение созданной полезной модели позволило расширить область допустимых нагрузок при измерении силы натяжения троса силоизмерительными тензорезисторными датчиками.