D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1960.01.011 -19- 鋼繩拉力测定儀的研究 礦山，视械設備故研組拉力儀研究小組 一、前言 铜拉力的测定，月前我国虽亦有从事这方面的酐究，但多还偏重在静力方面。搁 繩动拉力的测定，随着我国励会主义建設的发展及生：产不断跃进的要求，为了挖概“泛 使用锅绳的运输机械及起重机械殺备潛力，肝究延長钢襬的使用寿命，並进一步使翎辄 实际使用过程中的受力情况提出合理的逃摇或股計运输思重設备，以及制造影时所居 要的生产实际資料，更提出了f究的必要性。就我国山提升用铜繩为例，虽然国家醇 年供出大量的优質鳎材制造弼锦镏，但每个并钢襬的使用寿命郑不同，有的伦很时 間丙便不能使用了，出现这些情况的原因，得出很好的結論，因而解决测量鏘寵运行 时受力变化是研究钢締绳的重要一环。 为此我們糗据大跃进形势的道切要.在反虹赞干勤大搞科研的基刚上，提出了 钢缆拉力测定仪的所究，没有資料的情况下，同志們解放了思想，敢想敢干，在系党 总支的领导下允分发彈了华休智悲，突破了重重因难，自己动手，翘过反复几次武龄修 改，苦战40天，船于据成了我国第一台鹦襬拉力测定仪，它具备使用輕便，调灵放， 测量范的大等特点。 在制造弑验过程中，到了我系木工师傅、修配厂及鋼厂鑄工师傅、清河农机厂， 我院冶金机械致备致阡粗及北京矿业学院提升实驗室的火力协助，因此撤藏得了时間，多快 好省的完成了这項任务，所孜得的成被应归功于党，归功于各單位的共产主义大协作。 二、鋼繩拉力测定仪的結灣及基本原理 (1)拉力主要組成部件。 1.拉力探测殷备： 2. 应变仪： 3.記器 第二、三部分为定型成品仪发，在本报告中不作叙逮，下面主要說明探测骰备。 (2)結構及测量原理： 1.为义架一为支持动导输收导极用 2.为导板一为支特加压导輪用，並装骰探撕骰备（彈性裸）。 3、4、5为导输一一作翔繩的导向及傅递动拉力的主要部件。 6.是装有彈性棵的探调机耩。 7.为加压手輸。 当钢通过三个导输运行时，因为在缩打负荷（拉力），是趋向鉛值的，仙著使疗 側导输在加手输通过螺捍的作用使其的另丽输旅近时，則必然使钢繩弯曲（如图2所示） 此时加压导输与轴上所受之力P与钢勰的拉力Q成正比关系。 P=2Qsin a 此P力通过轴停压刃块作川2力反吃部分的彈問探上（如图多所示），而使彈性
二 一 钢 绳 拉 力 浏 定 诚 的 研 究 破 。 机械 没 满教研组 拉 力 镁研究 小 姐 一 、 前 言 铜视拉力 ， 的溯 定 ， 日前我 国 虽亦 有从事这 方面 的研究 ， 但多还偏垂在粉力 方面 。 翎 规动拉力的洲定 ， 随 着我 国社会 主 义建没 的 发展及 生产不 断跃进 的要求 ， 为 了挖倔广 ’ 泛 使 用剔抓的运输机械戈 起重机械没备潜力 ， 研究延畏铜撅的使 用寿 命 ， 业进一 步使剔 视 尖际使 用过程 中的 受 力情 况提 出合理 的选探 或役 补运喻起重毅备 ， 以 反 制 造窗司勃卿寸所需 要的 生产实际查料 ， 更提 出丁研究的必要性 。 就我 国 矿山提 升用翩规 为例 ， 虽 然 国 家 球 年供出大量 的优 黄铜 材制 造锅粽泥 ， 但每 个矿井剔搬的使 用寿命却不 同 ， 有的 在很短时 简 内便不能使 用 了 ， 出现这些情 兄的原 因 ， 褂不出很好的粘谕 ， 因而解决溯 量剔视运 行 时受 力变化 是研究剔 粽规的重要一 环 。 为此 我 仍权据 大跃进形势 的 迫切需要 ， 在反右 烦 鼓干劲大搞科研的亲却上 ， 提 出 了 剔舰拉力测 定仪 的研究 ， 在没 育查料的情 况下 ， 同志们解放 了思 想 ， 敢想敢干 ， 在系党 总 支 的倾导下充 分发 浑 了集 体 智慧 ， 突破 了重 重 困难 ， 自己动 乎 ， 握过反 复 几次武城 修 改 ， 苦战叨天 ， 籍于制 成 了我 国 第一 台助搬拉 力测定仪 ， 它 具备使 用袒便 ， 测量 灵敏 ， 测量范 困大等 特点 。 在制造藏撇过程 中 ， 得到 了我系术工 师傅 、 修配 厂反纲 厂撼工师傅 、 清河农机厂 ‘ ， 我院冶金机械投备教研粗及 北 京矿 一 业学院提升实 墩室的大力协助 ， 因此 赢得 了，册 ， 多快 好省的完成 了这 项任务 ， 所 取 得的成精应归功于党 ， 归功于各 翠位的共产主 义大协作 。 二 、 铜棚拉力测 定仪的桔梅及墓本原理 拉力主要粗成部件 。 拉 力探测没备 ， 应变仪 吕 祀录器 第二 、 斗肠分 为定型成 品仪 农 ， 一 在本 报告 中不作叙述 ， 下面 主要靓明探侧毅备 。 粘裤及 测量原理 为 义架— 为支持滚动 导翰及 导板 用 为导板— 为支持 加压 导输 用 ， 亚装没探侧毅备 弹性裸 。 、 、 为导翰— 作剔视的导 向及 博递动拉 力的主耍部件 。 是装有弹性棵的探 机桃 。 为 加压手翰 。 当绷视通过 三个导输运行付 ， 乌为衣易可视 有负菏 拉力 ， 是趋 向扮直的 ， 但若使 旁 侧导输在 加 手翰通 过螺样的作 用使 其 向另 雨输靠近时 ， 划必然使痢翘弯 曲 如图 所示 少 此 时 加压 一 导翰与 袖上所 受之 力 ， 与剔耀 的拉力 成 正比关系 。 二 伽 以 此 力通过轴 博压 刀块作 川在拉 力 反 应部分的弹 周裸上 如 图 吕所示 ， 而使弹性 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1960．01．011
-.20- 钢院粤根 佳压超小 代弹桂標 圆1 剧3 棵发生变形，这时被贴在彈性棵上的应变电阻发生变化，所变化通至应变仪及龍录器而 測得捌耀的动拉力的变化 三、拉力測定仪探測散備的設計 (1)主架女导板的股計： 由于本仪器主要是根据探测部分的材料变形而反映绸运行过程的动拉力变化，所 以在主架及导板的設卧中，最重要的是在当彈性棵受力变形时，主架导板应为近似相对 的鲡性体，亦即，此时主架及导板的变形应极小，同时为了整便架用鋁合金。 設計是按矩形棵的集中負荷，而使其撓度变形最小 即 y=品敏应号提个) 同时，在殺計时为了加强鋼性，一·方面采取了行架钻静的加固骰計，另一方面，从 导输的間距問题上也作了必要的分析，即雨导输的間距不应太小。因测較粗的铜經时， 为了获得必要的预应力，如間距小了，將使主架受力过大。 ,(2)导输： 在繩运行时，为测得跤准确动拉力，应尽量减少阻力的影响，因而采用议动轴承 的装橙，槽形的大小是以最常用的最大铜繩谊徑彀引的，为了輕便杂用绍合金。另一 方面在导輪的因定上要考虑测定的方便，为了将鋼繩放入，杂导鹣能活动装卸的办 法。 (3)探測部分： 动拉力的测量，目前有雨种方式，一为电磁被应式，一为非电探测。我們梁用的是
一 一 翎 院 攀 根 ‘ ， 、 枯开朴卜 异牲 杯 圆 一 “ 圆 棵发生变形 ， 这时被贴在弹性棵上 的 应变 电阻发生变化 ， 所变化 通 至 应变仪及 祀录器 而 测得潮视的测拉力的变化 三 、 拉力测 定仪探测殷摘的毅爵 主架及 导板的睽针 由于本仪器主要是根据探测部分的材料变形而 反映金词视运行过程的动 拉力变化 ， 所 以在主架及 导板 的投朴 中 ， 最重要的是 在 当浑性棵受 力变形时 ， 主架导板应为近似相对 的铜性体 ， 亦即 ， 此 时主架及 导板的变形应极小 ， 同时 为 了罄便梁用绍合金 。 议升是按矩形棵的集 中负荷 ， 而使其挽度变 形最小 ” 节丽面 同时 ， 在毅豁时 为 了 加强姻性 值应为极小 一 方面采取 了析架拮裤的 加固役补 ， 另 一方面 ， 从 导输的 简距 尚题上也作 了必耍的分析 ， 即雨导翰的 踢距不应太小 。 因侧蚁粗的铜征时 ， 为 了获得必要的镇应 力 ， 如简 距小了 ， 牌使主架受 力过大 。 导输 在翩视运行时 ， 为测得蛟准确动拉 力 ， 应尽量诚少 阻力的影响 ， 因而采 用滚动 翰承 的装置 ， 槽形的 大小是以最 常用的最大铜李翻筐径没补的 ， 为 了牲便也朵 用拐 合金 。 另 一 方面在导输的 固定上要考虑测定 的方便 ， 为 了将剔耗放入 ， 采 用导翰能 活动 玻 卸 的 办 法 。 探侧部分 、 动拉力的侧量 ， 目前有雨种 方式 ， 一为 电磁成 应式 ， 竖为非 电探溯 。 我 仍采 用的是
第八期 -21- 非电探调的方法，即：通过性棵，將非电学量的变形楨轉换为电学量，基本原理如 下： 通过在彈性棵中央上下雨侧的四片应变电阻（如图4连黏)梯成测量的电桥，如 图(5)所示翔棵受力前应变电阻的电阻伯是相等的，成一不衡电桥，电桥掀出的电压 值： 个E=0 EtRR】 3 是) E4(PaToRA 团4 凶5 当彈性棵受力而发生弯出时，引起应变电阻的电阻值变化，因而电桥输出有电乐 △E。应变电阻1和8位遛受压箱电阻减小，而2.4位橙应变电阻增大。根据此种电压 (或电流)的变化与作用在彈性棵上的作用力P成正比，而达到探调目的，共关系如下： 如图(5)中所示， △E=E1-E4 (1) E-(R,￥，R和B-(+)R 則 E-VRITEIE (2) 彈性探受力后发生湾曲变形时，华行于中性面上下等距面的相对变形。 A拉=A愿=△e 应变电阻的变化。 c=/件-·太 (3) (垃变电阻系数) Ae.-Al 由(B)△R=RG△ 則 R1=R,=R-△R=R(1-G△) R2-R4R+ARR(1+G△s)
第 八 期 一 一 非 电探侧的方法 ， 即 通过弥性棵 ， 将非 电学量的变形值搏换为 电学量 ， 基 本 原 理 如 下 通过在弹性棵中央上下雨侧贴的 四片 应变 电阻 如 图 谨粘 裤成测量的 电桥 ， 如 图 所示绷裸受 力前应变 电阻的 电阻值是相等 的 ， 成一 平衡电桥 ， 电桥输出的 电压 值 八 ‘ 只 雌 一、 压广了 一 乞 努 “ ‘洲 砂 挂份芬介象鱼生 麟 圆 当弹性裸受 力而发生 弯 曲时 ， 引起 应变 电阻的 电阻值变化 ， 因而 电桥翰 出 有 电 压 △ 石应 变 电阻 和 位置受压 精电阻诚小 ， 而 位遭应变 电阻增大 。 根据此 种 电压 或 电流 的变化与作 用在弥性棵上 的作 用力 成 正比 ， 而达到探测 目的 ， 共 关系 如下 如 图 中所示 ， △ 一 一 。 了 。 ， 。 了 巧 ‘ “ 气 回 豆 不瓦 一 爪 ‘ 个，， 。 ‘ “ 气瓦万瓦 “ ‘ 、 ︸ 一 玖一十 一 △“ 一 〔 几厂卜 弹性棵受 力后 发生弯 曲变形时 ， 书二行于 中性面 上下等 距面 的相对变形 。 △ “ 拉 一 △ ‘ 屡 一 △ “ 应变 电阻的变化 。 。 △ ， 、 万 八 一 一 ‘ ‘ 一一 — 一 一 之全 盏 研一 ‘ 应变 电 阻系 数 八 乙 。 么 一 由 △ 一 二 △ “ ，一 。 一 △ 二 一 △ 几 。 ‘ 一 一 卜八 溉 一 卜 △ ‘
-22- 铺院學银 R(1-G△e) R(1+G△e) 代入 ·△E=V[Ra-GAfi+GA9R1-G△O+i+GA可 =V[R-BC△RR-RGA] 2R -V-2GA=-VGA (4) 2R R (式中G为已知应变电阻系数，一般为1.8~2.5) 根据源性操虎克定律σ=卫ε PL=WE△s PL 則△e严w (5) 代入 △R=-YC0 (6) 北即炎示压力P与电桥徐出电压△E的关系。因探测部分的骰新主要是彈性棵，为 了南足酒量的要求，彈性樑变化的特性出棕直象性是很重要的，同时亦应考虑快速变形 的可能性問避，为此我們采用了短而宽的探片，並且权据测定对像（受力大小）不同可 以更换，其尺寸的选擇如下： 由 W=_M=PL bh2=.6PL (7) PL3 48EJ bh3=PL3 4Ey (8) (8)÷(7) h=- oL? 24Ey (9) 式中y为强性棵的撓度，根据資料在实际工作中y植不应大于0.05m,而y=0.03 mm时，应变电阻反映效果較好。 四、就 驗 (1)头驗过程：在拉力仪的武制过程，试验是我們最重视的一个环算，因为在 沒有資料的条件下，要使仪器使达到更高的要求，只有通过武骏来找数据。第一台拉力 仪制成后，經过武险反映了以下几个問超： 1.探测机梯不够合理，摩导部分太最太大，四此机件的楷性太大
一 邓 一 姐 院 拳 粗 代人 ‘ △ 〔 。 一 △ ‘ 十 △劝 一 △ ‘ △ “ 一 △ ‘ △ ‘ 、 ，厂 一 △ ‘ 一 一 △ “ 〕 二二二 卜 ，，一 一，二布布 一一 一 一 七 艺肠 —夕 一 △ △ ‘ 一 一一豆一一一 式 中 为 已知应变电 阻系数 ， 一般 为 的 根据 浑性棵虎克定律 。 ‘ △ 。 具 △ 。 一 代入 △ 此 即 友 示压 力 与 电桥输出 电压 八 的关 系 。 因探测 部分的没补主要是 弹性棵 ， 为 了涌足侧 量的 要求 ， 弥性棵变化 的特性 曲徐直腺性是 很重要的 ， 同时亦应 考虑快速变形 的可 能性简题 ， 为此 我们采 用了短 而 宽 的探 片 ， 亚 且权据测 定对像 受 力大小 乡不 同可 以 更换 ， 其 尺寸的选择如 一下 一 ‘一 一 一 抓一 叮 夕 吐 卜 夕 、 夕 式 中 为弹性棵的挠度 ， 权据查料在实 际工 竹三中 位不应 大于 卫 ， 而 二 璐 时 ， 应变 电阻反映效果校好 。 四 、 歌 脸 实撇过程 在拉 力仪 的藏制 过程 中 ， 拭撇是我 绩 重祝 的一 个环 算 ， 因 为在 灌有查料的条 件下 ， 要使仪器 使达到 更高的要求 ， 只 有通过藏胧来找数据 。 第一 台拉力 仪制成后 ， 趣过藏阶反映 了以下 几个洲题 丁 掇测机磷不够 合理 ， 傅导部分太反太大 ， 囚此 机件的 股性太大
第入期 2.停导机样的摩棕大，力的反映不灵做。 3、探测部件保护及按装不够灵活。 通过武驗在大家共同研究下，发揮了集体智慧，設計了第二台，並改装了第一·台， 經过武驗效果良好。 （2)驗条件： 地点：在北京矿业学院提升实敬岂。 端道挺为25毫米，負荷为550公斤。行程为6~一8米 使州仪表为：鋼院自制动态应变仪，及录波器。 (B)实驗船果： 1.拉力仪能灵敏反映翔动拉力的变化。 2.:机棒本身輕便，不随跑，按要力便。 3.测量部件能很好保护，业能保証刻度实验的滥确性。 (4)存在問题： 因为时聞較短，在深入所究后的黏栗方价简作的不够，因而目前解决了定性問避， 定量工作简织深入究。 五、拉力仪的特性 (1)本身重量： 0~35公斤 (2)御量鄉翘直径： 0~8毫米。 (3)御量范厘： 0~20吨 (4)使用范凰： 在矿山攻各种使用鋼机械上使用
第 八 期 · 一 只 一 ， 傅导机桃的靡擦大 ， 力 的 反映不 灵敏 。 、 探测部件保护及 按装不够灵活 。 通过就敌在大家共 同研究下 ， 发 那 了集体智慧 ， 毅舒 了第二台 ， 亚改装 了第一 台 ， 题 效藏输效 果良好 。 实服条 件 地点 在北 京矿业学院提升实输 室 。 细视遴视为 毫未 ， 负荷为 公斤 。 行 程 为 一 米 使 用仪表为 剔院 自制 动 态 应变 仪 ， 及 录波器 。 实 脆粘果 厂 拉力仪 能 灵敏 反映荆抓动拉力 的变化 。 、 机裤本身狸便 ， 不随剔翘跑 ， 按少方便 。 ， 测量部件能很好保护 ， 立 能保征 刻度实麟的准确性 。 存在周题 因为时咫蛟短 ， 在深 入研先后 的精 一 粱方而 尚作的 不够 ， 因而 目前解 决 了定性 咫题 ， ， 定量工作尚 须深入研先 。 五 、 拉力仪的特性 本身重 录 公斤 测 最 朗杀衡江役 一路毫 长 。 艺 量 范困 一 护屯 使 用范 困 在矿 几及 各 种使 用铜撇机械上使 用