專利名稱：一種接觸網線索張力測量傳感器及測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種張力測量傳感器及測量裝置，特別是涉及一種電氣化鐵路接觸網線索張力測量傳感器及測量裝置，屬于電動車輛架空線的制造或修理領域。
背景技術：
接觸網是沿電氣化鐵路分布架設的無備用的，為電氣列車提供電能的供電線路，屬于鐵路固定設施，其空間幾何結構直接影響電氣列車的受流質量。接觸線張力和承力索張力是控制接觸網空間幾何結構的重要參數，對其測量的一般方法是把連續線索分成兩段，中間串接拉力傳感器，直接測量線索張力的大小。但此方法的問題在于串入拉力傳感器，改變原有接觸網結構，增加接觸網的安全風險。線索張力測量最直接的方式是在線索中串入拉力傳感器，但作為在線檢測，這種方式行不通，只能采用間接測量的方式。授權公告號為CN2897723Y的中國實用新型專利公開了一種鐵路接觸網放線線索張力施加及測量機構，該機構的支撐架上平行安裝有兩根支撐軸，支撐軸上裝有摩擦輪和自由輪，兩個摩擦輪組成一對摩擦副；在支撐架上投有驅動裝置，驅動裝置與摩擦副傳動連接；支撐架底座上裝有張力測量裝置。機構工作時，驅動裝置驅動摩擦輪轉動，利用摩擦力放大纏繞在摩擦輪上線索的張力，作業時所放出的線索進入張力測量裝置，由張力測量裝置測量出其垂直方向的分力并間接得到線索張力的實際值。該測力裝置主要存在兩點技術缺陷，一是結構過于復雜；二是采用三角形測力原理，使用時需保證摩擦輪切向張力與水平線的夾角保持不變，操作要求較高； 三是通過放大的摩擦力計算線索張力，測量精度有限。
發明內容本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種設備輕便小巧，操作簡單易行的接觸網線索張力測量裝置，該裝置能夠簡化接觸網在線檢測的操作。為實現上述目的，本實用新型首先提供一種接觸網線索張力測量傳感器，其技術方案如下:一種接觸網線索張力測量傳感器，其特征在于:主體是一圓柱銷，所述圓柱銷的軸心開有軸向通孔，通孔內布置二應變傳感器及必要的供電電路；所述應變傳感器以通孔的軸向中心對稱布置，應變傳感器的連接頭位于圓柱銷一端頭。上述測量傳感器是中心對稱結構，在傳感器表面整體劃分為三個功能區域:一、線索承力區:圓柱銷軸向中心位于二應變傳感器之間的區域為線索承力區，使用時承受接觸網線索拉力產生沿圓柱銷切向的形變；二、形變采集區:應變傳感器所在區域為形變采集區，通過布置在軸向通孔內的應變傳感器測量由于線索張力引起的圓柱銷的切向應變，采集形變數據并經由連接頭輸出至測量模塊。應變傳感器可以使用不同類型，常見如FBG類、電阻類，因此應變傳感器的具體安裝方向在可見條件下無統一特征，但總的要求是實現應變傳感器的應變方向沿圓柱銷切向；三、固定區:二應變傳感器至圓柱銷兩端頭的區域為固定區，在傳感器工作時通過夾持固定等操作保持圓柱銷整體固定不動。[0008]上述測量傳感器中心軸向通孔的開孔形狀設計是保證準確測量應變數據的重要條件之一。在理想條件下，通孔的開孔形狀與規格需根據測量對像要求具體設計。一般情況下，軸向通孔為橢圓孔，其長軸方向與應變傳感器的應變方向同向。上述測量傳感器結構，可做如下四方面優化:上述測量傳感器，其應變傳感器的安裝方向是使其應變方向沿圓柱銷切向。上述測量傳感器，其二應變傳感器近圓柱銷軸向中心的兩相鄰邊間距d = 20cm 25cm。上述測量傳感器，其軸向通孔是橢圓孔，應變傳感器的安裝方向是其應變方向與橢圓孔長軸同向。進一步地，上述測量傳感器，圓柱銷長度33cm 38cm，二應變傳感器中心在圓柱銷圓周上的投影間距D = 21cm 26cm。以上述接觸網線索張力測量傳感器為基礎，本實用新型進一步提供一種接觸網線索張力測量裝置，其技術方案如下:一種利用上述測量傳感器實現的接觸網線索張力測量裝置，其特征在于:包括接觸網線索張力測量傳感器，所述圓柱銷中部外套滑輪/棘輪，圓柱銷與滑輪/棘輪間有軸承，圓柱銷與滑輪/棘輪通過軸承滾動聯接；所述滑輪/棘輪位于二應變傳感器近圓柱銷軸向中心的兩相鄰邊在圓柱銷圓周上的投影位置之間，以圓柱銷軸向中心對稱布置。本接觸網線索張力測量裝置是在接觸網線索張力測量傳感器的中心外周加裝滑輪/棘輪，滑輪/棘輪位置在圓柱銷的線索承力區內，滑輪/棘輪與測量傳感器通過軸承滾動聯接。測量裝置的整體結構是中心對稱的滑輪軸銷結構，與接觸網中既有的張力補償器的軸銷相同。使用本裝置進行接觸網線索張力在線測量時，只需將本滑輪軸銷(即本接觸網線索張力測量裝置)安裝在·接觸網中代替既有的張力補償器的軸銷，即可完成測量傳感器安裝。測量裝置安裝完成后，測量時，滑輪/棘輪上外繞測量線索，通過測量線索張力引起的傳感器的切向變形，由作用力與反作用力的關系，推算出線索承力區的受力情況。測量傳感器的切向變形與線索承力區受力有函數關系，可經計算得出測量線索張力。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:(I)測量傳感器屬于軸銷傳感器、測量軸銷類型，能夠提高接觸網線索張力測量精度；(2)測量裝置不用改變接觸網結構，間接得到接觸網線索張力，最大限度地減少測量設備對接觸網的安全影響；(3)測量裝置可在接觸網中既有的張力補償器上加裝完成，工程量小，并具有良好的通用性；(4)測量裝置結構簡單、測量操作方便。
圖1-1是實施例一接觸網線索張力測量傳感器結構示意圖。圖1-2是圖1-1的A-A剖面示意圖圖2是實施例二接觸網線索張力測量傳感器軸向剖面結構示意圖。圖3是實施例三接觸網線索張力測量傳感器徑向剖面結構示意圖。圖4-1是實施例四接觸網線索張力測量裝置結構示意圖。圖4-2是實施例四接觸網線索張力測量裝置軸向剖面結構示意圖。圖5-1是實施例五接觸網線索張力測量裝置安裝端面結構示意圖。[0025]圖5-2是實施例五接觸網線索張力測量裝置安裝軸向剖面結構示意圖。圖5-3是實施例五接觸網線索張力測量裝置安裝徑向剖面結構示意圖。圖5-4是實施例五測量傳感器測量狀態受力結構示意圖(示Θ /2處)。附圖中的數字標記分別是:I圓柱銷11通孔12應變傳感器13連接頭2滑輪/棘輪21軸承3夾板
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的優選實施例作進一步的描述。實施例一如圖1所示，加工一種接觸網線索張力測量傳感器。圖1-1是接觸網線索張力測量傳感器結構不意圖；圖1-2是圖1-1的A-A首I]面不意圖。接觸網線索張力測量傳感器，主體是一圓柱銷1，圓柱銷I的軸心開有軸向通孔11，通孔11內布置二應變傳感器12及必要的供電電路。應變傳感器12以通孔11的軸向中心對稱布置，應變傳感器 12的連接頭13位于圓柱銷I 一端頭。應變傳感器12的安裝方向是使其應變方向沿圓柱銷I切向。實施例二如圖2所示，加工一種接觸網線索張力測量傳感器，其與實施例一相同之處不再重復，其不同之處在于:圖2是接觸網線索張力測量傳感器軸向剖面結構示意圖。應變傳感器12近圓柱銷I軸向中心的兩相鄰邊間距d = 20cm 25cm。在本實施方式中，圓柱銷I長度L = 33cm 38cm，二應變傳感器12中心在圓柱銷I圓周上的投影間距D = 21cm 26cm。實施例三如圖3所示，加工一種接觸網線索張力測量傳感器，其與實施例一或二相同之處不再重復，其不同之處在于:圖3是接觸網線索張力測量傳感器徑向剖面結構示意圖。接觸網線索張力測量傳感器的軸向通孔11是橢圓孔。應變傳感器12的安裝方向是其應變方向與橢圓孔長軸同向。實施例四如圖4所示，加工一種接觸網線索張力測量裝置，該裝置在上述測量傳感器基礎上進一步加工實現，其與實施例一或二或三相同之處不再重復。圖4-1是接觸網線索張力測量裝置結構示意圖；圖4-2是接觸網線索張力測量裝置軸向剖面結構示意圖。接觸網線索張力測量裝置，包括接觸網線索張力測量傳感器；圓柱銷I中部外套滑輪/棘輪2，圓柱銷I與滑輪/棘輪2間有軸承21，圓柱銷I與滑輪/棘輪2通過軸承21滾動聯接；滑輪/棘輪2位于二應變傳感器12近圓柱銷I軸向中心的兩相鄰邊在圓柱銷I圓周上的投影位置之間，以圓柱銷I軸向中心對稱布置?；?棘輪2厚度小于應變傳感器12近圓柱銷I軸向中心的兩相鄰邊間距d。為簡化測量裝置的現場安裝，本實施方式中，滑輪/棘輪2是鐵路接觸網中線索張力補償器中的滑輪或棘輪。實施例五如圖5所示，加工一種接觸網線索張力測量裝置，其與實施例四相同之處不再重復，其不同之處在于包括夾板。圖5-1是接觸網線索張力測量裝置安裝端面結構示意圖；圖5-2是接觸網線索張力測量裝置安裝軸向剖面結構示意圖。圓柱銷I兩端頭或距離兩端頭IOcm 12cm區域內分別可拆卸地固定聯接夾板3，二夾板3以圓柱銷I的軸向中心對稱布置。圖5-3是接觸網線索張力測量裝置安裝徑向剖面結構示意；圖5-1、圖5-3顯示，線索張力T、線索角度Θ、線索承力區受力F三則滿足平行四邊形力學法則，假設線索角度Θ不變的前提下，線索張力T與線索承力區受力F有函數關系。圖5-4是測量傳感器測量狀態受力結構示意圖(示0/2處)。圖5-4顯示的截面的位置為圖5-1或圖5-3中線索間角度Θ的一半Θ /2處。由于圖5-1或圖5-3已經得出線索張力T與輪轉區域受力F有函數關系，圖5-4中測量軸銷的切向變形與輪轉區域受力F又有相應的函數 關系，即通過測量軸銷的切向變形能間接得出線索張力T。
權利要求1.一種接觸網線索張力測量傳感器，其特征在于:主體是一圓柱銷(1)，所述圓柱銷(I)的軸心開有軸向通孔(11)，通孔(11)內布置二應變傳感器(12)及必要的供電電路；所述應變傳感器(12)以通孔(11)的軸向中心對稱布置，應變傳感器(12)的連接頭(13)位于圓柱銷(1) 一端頭。
2.根據權利要求1所述的測量傳感器，其特征在于:所述應變傳感器(12)的安裝方向是使其應變方向沿圓柱銷(I)切向。
3.根據權利要求1所述的測量傳感器，其特征在于:所述二應變傳感器(12)近圓柱銷(I)軸向中心的兩相鄰邊間距d = 20cm 25cm。
4.根據權利要求1或2或3所述的測量傳感器，其特征在于:所述軸向通孔(11)是橢圓孔，所述應變傳感器(12)的安裝方向是其應變方向與橢圓孔長軸同向。
5.根據權利要求4所述的測量傳感器，其特征在于:所述圓柱銷(I)長度33cm 38cm，所述二應變傳感器(12)中心在圓柱銷(I)圓周上的投影間距D = 21cm 26cm。
6.一種利用權利要求5所述測量傳感器實現的接觸網線索張力測量裝置，其特征在于:包括接觸網線索張力測量傳感器，所述圓柱銷(I)中部外套滑輪/棘輪(2)，圓柱銷(I)與滑輪/棘輪(2 )間有軸承(21)，圓柱銷(I)與滑輪/棘輪(2 )通過軸承(21)滾動聯接；所述滑輪/棘輪(2)位于二應變傳感器(12)近圓柱銷(I)軸向中心的兩相鄰邊在圓柱銷(I)圓周上的投影位置之間，以圓柱銷(I)軸向中心對稱布置。
7.根據權利要求6所述的測量裝置，其特征在于:所述滑輪/棘輪(2)厚度小于二應變傳感器(12)近圓柱銷(I)軸向中心的兩相鄰邊間距d。
8.根據權利要求6所述的測量裝置，其特征在于:所述滑輪/棘輪(2)是鐵路接觸網中線索張力補償器中的滑輪或棘輪。
9.根據權利要求6或7或8所述的測量裝置，其特征在于:所述圓柱銷(I)兩端頭或距離兩端頭IOcm 12cm區域內分別可拆卸地固定聯接夾板(3)，二夾板(3)以圓柱銷(I)的軸向中心對稱布置。
專利摘要本實用新型公開了一種張力測量傳感器及測量裝置。針對現有技術中接觸網放線線索張力測量機構存在結構復雜、測量精度有限、操作要求高的缺陷，本實用新型提供了一種接觸網線索張力測量傳感器及測量裝置。測量傳感器主體是一圓柱銷，圓柱銷的軸心開有軸向通孔，通孔內布置二應變傳感器及必要的供電電路，應變傳感器以通孔的軸向中心對稱布置，應變傳感器的連接頭位于圓柱銷一端頭。張力測量裝置包括張力測量傳感器，圓柱銷中部外套滑輪/棘輪，圓柱銷與滑輪/棘輪間通過軸承滾動聯接，滑輪/棘輪位于圓柱銷軸向中心區部位。本傳感器測量精度高。本測量裝置使用時不用改變接觸網結構，對接觸網的安全影響低；安裝簡便，具有良好通用性；測量操作方便。
文檔編號G01L5/04GK203116899SQ201320003108
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者關金發, 徐可佳, 方巖 申請人:西南交通大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
