吳 慧，馮家輝

( 九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

張力的檢測(cè)和控制在很多行業(yè)都有涉及，如礦山設(shè)備刮板輸送機(jī)主要起到煤炭運(yùn)輸并支撐采煤機(jī)往返運(yùn)行功能，是綜采工作面核心設(shè)備之一，其運(yùn)行平穩(wěn)性會(huì)直接影響工作面生產(chǎn)效率[1]。刮板輸送機(jī)刮板鏈張緊力直接影響其運(yùn)行性能，張力過(guò)大會(huì)造成設(shè)備磨損嚴(yán)重并增加刮板鏈運(yùn)行工作阻力，張力過(guò)小則容易出現(xiàn)卡鏈、跳鏈等事故[2]。除此之外，海洋勘探中要用到收放繩張力檢測(cè)，造紙業(yè)中要用到復(fù)卷機(jī)張力檢測(cè)等。目前大多采用張力傳感器對(duì)張力進(jìn)行監(jiān)控，比如復(fù)卷機(jī)就是利用張力傳感器控制張力的平衡，當(dāng)紙帶張力大小發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)紙輥受到的張力發(fā)生變化使得測(cè)量臂發(fā)生微小的彎曲，電阻應(yīng)變計(jì)的變形使得阻值發(fā)生變化，從而可檢測(cè)出紙帶張力大小[3]。傳統(tǒng)的張力傳感器需要在傳感器內(nèi)部安裝電路，這樣不僅使得張力傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)成本較高，且在使用過(guò)程中容易造成傳感器的損壞。并且，現(xiàn)有的張力傳感器在實(shí)際工作過(guò)程中密封性難以達(dá)到要求，在高溫高濕的環(huán)境下工作時(shí)，容易造成傳感器內(nèi)部零件的損壞。

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易全密封張力檢測(cè)裝置，可以更好地對(duì)內(nèi)部零件起到保護(hù)作用，在高溫高濕的環(huán)境下工作時(shí)也不易造成內(nèi)部零件的損壞；通過(guò)測(cè)力彈簧替代張力傳感器獲得張力值，從而降低成本簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

1 新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置總體方案及工作原理

針對(duì)新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置的使用要求，首先對(duì)總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 總體設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)內(nèi)部零件保護(hù)和簡(jiǎn)化內(nèi)部結(jié)構(gòu),本設(shè)計(jì)方案通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械零件組合, 將測(cè)力彈簧安裝在密封箱內(nèi)部，通過(guò)連接裝置連接待測(cè)工件以獲得張力值。

該檢測(cè)裝置包括密封箱體、布置在密封箱體頂部用于固定密封箱體的固定機(jī)構(gòu)、布置在密封箱體內(nèi)用于測(cè)試張力的測(cè)力彈簧和通過(guò)連桿與測(cè)力彈簧相連接且位于密封箱體外的連接機(jī)構(gòu)。測(cè)力彈簧底端靠近連接機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有指針，密封箱體內(nèi)的底部布置有刻度盤，刻度盤上有刻度標(biāo)識(shí)，密封箱體上對(duì)應(yīng)刻度盤的位置設(shè)有觀察窗。新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1-滑塊；2-滑桿； 3-彈簧夾；4-固定機(jī)構(gòu)；5-固定螺栓；6-連接架；7-連接機(jī)構(gòu)；8-刻度標(biāo)識(shí)；9-密封箱體；10-觀察窗；11-指針；12-刻度盤

1.2 工作原理

如圖1和圖2所示,首先通過(guò)彈簧夾3將全密封張力傳感器固定在指定位置，彈簧夾3可以通過(guò)滑塊1在滑桿2滑動(dòng)，從而便于改變彈簧夾的位置，方便對(duì)本全密封張力傳感器進(jìn)行固定。其中，滑塊與滑桿之間具有較大的摩擦力，除非在人力控制下，滑塊與滑桿不會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。工作時(shí)將待測(cè)試張力工件的一端放入連接架6的內(nèi)部，并通過(guò)固定螺栓5對(duì)工件進(jìn)行固定。在工件自身的張力作用下，測(cè)力彈簧13帶動(dòng)指針11產(chǎn)生一定的位移，通過(guò)觀察窗10讀取指針11位于刻度盤12上的刻度標(biāo)識(shí)，進(jìn)而檢測(cè)出工件張力的大小。

13-測(cè)力彈簧；14-連桿；15-支撐桿；16-連接塊；17-手孔端

2 全密封張力檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)實(shí)施方案

2.1 主體結(jié)構(gòu)實(shí)施方案

新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置主體結(jié)構(gòu)包括：密封箱體 9、布置在密封箱體頂部用于固定密封箱體的固定機(jī)構(gòu) 4、布置在密封箱體內(nèi)用于測(cè)試張力的測(cè)力彈簧13、通過(guò)連桿與測(cè)力彈簧相連接且位于密封箱體外的連接機(jī)構(gòu) 7。除此之外，測(cè)力彈簧底端靠近連接機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有指針11，密封箱體內(nèi)的底部布置有刻度盤12，刻度盤上有刻度標(biāo)識(shí)，密封箱體上對(duì)應(yīng)刻度盤的位置設(shè)有觀察窗 10。

使用者可以直接在外部獲得張力數(shù)值，方便快捷。

2.2 固定機(jī)構(gòu)實(shí)施方案

新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置固定機(jī)構(gòu)包括：滑桿2、滑塊1和彈簧夾3。

固定機(jī)構(gòu)的主要作用是將該裝置固定于需要張力檢測(cè)的機(jī)器上進(jìn)行工作?；瑮U與密封箱體進(jìn)行固定連接，同時(shí)在滑桿上安裝兩個(gè)滑塊，每個(gè)滑塊上均布置有彈簧夾，便于對(duì)本檢測(cè)裝置進(jìn)行固定。為了保證張力檢測(cè)裝置的安全性和可靠性，在彈簧夾上設(shè)有防滑墊，進(jìn)一步提高了全密封張力檢測(cè)裝置的固定效果。彈簧夾結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 彈簧夾結(jié)構(gòu)

2.3 連接機(jī)構(gòu)實(shí)施方案

新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置連接機(jī)構(gòu)包括連桿14、連接塊16、連接架6和固定螺栓4。

連接機(jī)構(gòu)的主要作用是連接待測(cè)工件和測(cè)力彈簧。連接塊與連桿一端固定連接，連接塊上遠(yuǎn)離連桿的一側(cè)布置有連接架，連接架上螺紋連接有若干個(gè)固定螺栓。通過(guò)連接機(jī)構(gòu)將待檢測(cè)張力的工件連接到全密封張力檢測(cè)裝置上，方便對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)固定螺栓上均連接有橡膠防護(hù)墊，防止對(duì)待檢測(cè)工件造成損壞。

另外，密封箱體9內(nèi)布置有兩個(gè)用于支撐測(cè)力彈簧的支撐桿15，保證了測(cè)力彈簧的水平度，在一定程度上提高了對(duì)工件張力檢測(cè)的精確度。

2.4 其他技術(shù)說(shuō)明

新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置屬于小型儀器儀表，箱體部分對(duì)力學(xué)性能要求不高。密封箱體可以采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板材，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝完成后，通過(guò)焊接工藝形成整體以保障密封性能。

觀察窗口建議采用有機(jī)玻璃，這種材質(zhì)透光率達(dá)到92%，比玻璃的透光度高；其次，其機(jī)械強(qiáng)度高，抗拉伸和抗沖擊的能力比普通玻璃高7倍～18倍。這樣在使用過(guò)程中既可以保證安全，觀察的清晰度也可以得到提高。

3 新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置的特點(diǎn)

與現(xiàn)有的張力傳感器相比，新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置的特點(diǎn)如下：

(1) 通過(guò)設(shè)置的密封箱體，使得新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置具有較好的密封性，可以較好地對(duì)機(jī)器內(nèi)部零件起到保護(hù)作用，在高溫高濕的環(huán)境下工作時(shí)也不易造成內(nèi)部零件的損壞。

(2) 通過(guò)布置在密封箱體內(nèi)的測(cè)力彈簧、測(cè)力彈簧底端靠近連接機(jī)構(gòu)一側(cè)連接的指針和在密封箱體底部布置的刻度盤，使得本張力檢測(cè)裝置內(nèi)部無(wú)需安裝電路等電氣元件，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本較低，且在使用過(guò)程中不易造成儀器的損壞。

(3) 通過(guò)在密封箱體頂部連接的固定機(jī)構(gòu)，便于對(duì)張力檢測(cè)裝置進(jìn)行固定，在一定程度上方便了相關(guān)人員的張力檢測(cè)工作。

(4) 通過(guò)密封箱體內(nèi)底部布置的刻度盤和密封箱體上對(duì)應(yīng)刻度盤位置設(shè)置的觀察窗，使用者可以直接在外部獲得張力數(shù)值，方便快捷。

(5) 測(cè)量精度不高。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的新型簡(jiǎn)易張力檢測(cè)裝置具有較好的密封性，可以對(duì)儀器內(nèi)部零件起到較好的保護(hù)作用，在高溫高濕的環(huán)境下工作時(shí)不易造成儀器內(nèi)部零件的損壞。同時(shí)，該張力檢測(cè)裝置內(nèi)部無(wú)需安裝電路等電氣元件，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本較低，且使用方便。