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张庆丰 赵德栋 严怀钰 魏 斌 黄 杰
宁波市特种设备检验研究院 宁波 315048
摘 要：设计了一种具备一工装结构的电子式电梯钢丝绳张力计。该张力计操作方式类似于普通弹簧秤测力法，通过工装结构中的角度监测单元实时监测受拉钢丝绳的张角值以确定各钢丝绳被拉至同一水平径向位置的方式，提高了张力测量精度和操作便捷性。为实现张力计的功能，开发了一种基于MCU dsPIC30F4012 为主控芯片、以HX711+ 悬臂梁传感器为张力采集模块，以AS5045 为角度监测模块的张力计软件控制系统，系统软件基于模块化思想，把张力计整体功能模块分解成各个功能子模块。在主程序中分别调用功能子模块程序，以实现张力计对张角、张力数据采集处理，判断张力差是否超标，并实现了显示、报警提示等相关人机交互功能。
关键词：张力；工装结构；控制系统软件；便捷；模块化
中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）23-0069-07
0 引言
目前，电梯钢丝绳张力检测法主要有2 种[1]，一种是弹簧秤测力法，另外一种是电子张力计法。普通弹簧秤测力法为人处于轿顶，操作弹簧秤逐一拉动各钢丝绳至同一水平径向位置，记录每根钢丝绳的张力值，计算出各钢丝绳的平均张力，再计算各钢丝绳的张力与平均张力的偏差是否在5% 的允许范围内。该方法虽简单直观，但需同时控制距离和张力2 个物理量，操作时不仅需要用刻度尺来确定各钢丝绳是否拉至同一水平径向位置，同时还需关注弹簧秤的张力值，操作不便，测量精度低下，往往不适合一个人在轿顶操作。现有的电子张力计均由“三点法”原理研制而成[2]，虽张力测量精度大大提高，但是体积、质量较大，易于与钢丝绳或其他轿顶设备产生干涉，不便在轿顶复杂环境中操作。有些电子张力计的研发也并不是专用于电梯钢丝绳张力的测量，在设计时，未考虑测量环境的复杂性和特殊性。现有电子式张力计还存在一个缺点，在测量各钢丝绳张力时，需要手动加载各钢丝绳至同一水平径向位置。电子张力计虽然能显示张力值，但存在读取钢丝绳径向位移的麻烦，难以精确保证手动加载各钢丝绳至同一水平径向位置。
钢丝绳张力对电梯运行至关重要，但目前缺乏一种结构小巧、携带方便、操作便捷、效率高、精度高、专用于电梯钢丝绳张力检测的张力计，故设计开发了一种在操作方式上类似于普通弹簧秤测力法，具有一工装结构装置，能自动判断张力是否超标的电子式张力计。该张力计结构精巧，便于携带，吸取了普通弹簧测力法简单直观的优点，又兼顾了电子张力计精度精准，能自动判断张力差。
1 张力计的结构及工作原理
普通弹簧秤测力法需用刻度尺肉眼观察各钢丝绳是否拉至同一水平径向位置，在轿顶复杂环境中操作相对繁杂，费时费力。根据三角关系，若拉动同一水平面上的各钢丝绳至相同水平径向位置，那么各弯折钢丝绳在拉力点所形成夹角（以下简称张角）必然是相同的，而角度的采集，相对于距离的测量，更为简单容易。因此就通过简单的张角测量，就可以确定钢丝绳的拉动距离，避免了肉眼读取刻度尺所带来的误差和操作上的烦琐。为了测量受拉弯折钢丝绳的张角，开发了一种钢丝绳的工装结构[3]，其结构如图1 所示。
1. 钢丝绳上套环 2. 上转动杆件 3. 角度监测单元4. 转动止挡 5. 钢丝绳下套环 6. 下转动杆件7. 转动销轴 8. 复位弹簧
图 1 工装结构装置结构图
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