包角法测力原理

1、【201608常：iis曲、帖BHsaIK【】cums虑【船】、SNUffls-si!B5KH2-P。3盘N3F耳扬。IU曲、盘n3.dlttBw、wfSas聲】sIS.SSSss。简H&毎因|決賈sssssi巒pBsslnsCsIMEBh【】支轮A、B的半径小于取力轮C的半径。作取力轮C的切线：沿过轮A的高点处【不是最高处】作取力轮的切线，切点Ca、，此切线ACa在取力轮的轮沿上的切点Ca。过切点Ca作y轴垂线和园相交形成弦切角为Gao沿过轮B的高点处【不是最高处】作取力轮的切线，切点Ba此切线BCb在取力轮的轮沿上的切点Cao过切点Cb作y轴垂线和园相交形成弦切角为0b。此作为几何法作包角

2、基础。在包角法测力结构中，待测对象沿取力轮C的这两条切线布置。受到拉力后待测对象就被拉紧【张紧】，这种因拉力产生的张紧力使对象紧紧贴在圆心固定的取力轮上，轮再传给轮轴。轮轴把轮汇集的张力传给力-电变换原件的应变体上，做力-电变换后输出。由于取力轮的存在，当待测对象被拉动时，依靠对象和轮沿之间的摩擦力带动取力轮转动，实现了在运动中测量张力【负载】变化的要求。设计中，用FCz表示取力轮汇集的张力，採用应变测力元件作为力-电变换原件。设计的专用结构保证：当张力为零时，轴脱离应变测力元件的受力触点；当张力不等于零时，轴把受力传递到应变测力元件的受力触点上。这样的机构总成构成了实用的指重传感器。由上述可

3、知：a是取力轮C由支点A形成的弦切角，0b是取力轮C由支点B形成的弦切角。屮a支点A侧绳对轮包角，屮b是支点B侧绳对轮包角，取力轮的测力包角屮=屮a+屮b连切Ca和取力轮C的园心、连切Cb和取力轮C的园心。可导出：FCz=FCay+FCby=TtgGaC0S屮a+TtgGbCOS屮b如果Oa#0b,FCy=TSINOa+TSINOb,T=FCy/【SINOa+SINOb】，式2.1.1如果Oa农Ob,FCy=2TSINPa,T=FCy/2SINO，式2.1.2在指深指重测量装指重的设计应用中，称式2.1.1和2.1.2为指深指重数显装置的第二定律.FCbFCa刚性的受力轮Bb下表1是应用包角法

4、张力测量机构设计的试井车用指重传感器的实验结果表12010-5-10日钢丝测量头试验记录，实验条件：钢丝直径2.4毫米、钢丝测量头型号：K1型钢丝测头【专利号:】对照砝码00kN1.24kN18kN1.64kN1.24kN00kNS2A表读0.02kN1.24kN178kN165kN1.26kN002kN采用弹簧机械指针表读数作对照值【基准读数】，S2A型数显装置是开发的数字指重测量装置，其读数是指重传感器的测量值。实验结果显示，S2A型数显装置读数和弹簧机械指针表读数一致。读数误差远小于1，达到S2A型数显装置的设计要求。钢丝受拉时要产生伸长，试井用钢丝拉伸率&=1.7%，在弯曲半径p=70

5、mmd=2.4mm时经计算，由拉伸率产生的最大应力变化为：Aam/a=0017【29/2荚29+1】-8.4x103，这种不大的变化不影响使用。s.81-1ess-S.OH$islwZZs.sslsasfisB,iift曽E9OSSSSKN8SMKM.ESSWeHIMBnmafrsM。空0Z09SSSKSSSSSSWSB.sssB19ssfi。&喘胡凰N裁R.SSSOSK复喘凰制BSSN盘、Risi盘、R置SSSSRBSBisss.lisMESISSsisslss【畫】4mMBE雇&sl寸s02.sssgs.SMIISKSiAsasssmsslslSHIKSEZ-9KKSRSSSSSiBSoe

6、s.o!.osw直径1睡fk型钢索指重传感器安装在自訓拉力实验台上因此，包角法张力测量原理同样实用于钢索的张力测量中，据此设计的k2型电缆测量头和k3型钢索指重传感器，在打捞、抽汲、钻井、测井、修井石油特车上得到应用。表22010-5-1日试验记录表1测值记录单位千牛pAS2A读数S2AS2AS2AS2AS2A5次读读数1读数2读数3读数4读数5数平对照均值0.001010.002010110.09998100991009920021121021.22012092082302472462472462462461009.91061051001051060.00101020102012.2确定包角

7、的方法在导出包角的方法测量原理公式和分析钢丝弯曲应力的时候，已介绍了确定数值。这里以此为包角的基本方法。取力轮、支承轮圆心位置决定最终决定包角基础整理出确定支撑轮、取力轮圆心位置方法步骤供参考。根据张力量程、前放倍数、测力传感器灵敏度的计算结果，计算包角大小；预选弯曲应力和测量负载应力分配结果、计算绳径比；以选用的钢丝半径【钢丝绳、电缆半径】和绳径比计算取力轮底半径【大于20】；在草图上确定取力轮圆心位置和底半径，以取力轮圆心为顶点，画出包角及其两个夹边在取力轮圆周上的交点；以交点作为取力轮的切点作切线；预选支撑轮的槽底半径。以此为半径，在许可的位置上以取力轮切线为切线作圆。支轮圆心位置就是设计的轮轴安装位置。2.3结论本文介绍的包角法张力测量原理，是以钢丝【索】在取力轮圆周的包角为基础建立的。已应用于实际钢丝、钢索张力测量头的设计中。是一种可行的钢丝【索】张力测量方法。参考资料：文1：测控技术2000第19卷7期马伟方等敷缆张力测控系统的研究文2：SCZ存储式指深指数显装研制计数总结1999年6月杨亚