本发明涉及输油胶管钢丝张力测量领域，具体地说是一种被动式钢丝张力加载与测量装置，包括加载机构、输出导线机构、仰角马达和底座，加载机构包括上箱体和下箱体，下箱体下端与底座铰接，上箱体与下箱体上端一侧铰接，仰角马达安装于底座上，加载机构通过仰角马达驱动起落，在下箱体上设有翻盖机构，上箱体通过翻盖机构驱动翻合，在下箱体上设有锁紧机构，上箱体与下箱体扣合时通过锁紧机构锁定，在下箱体内设有走线轮，在上箱体内设有可升降的加载轮，在下箱体的出线端设有走线槽座，在走线槽座上设有张力测量装置，输出导线机构可移动地设置于走线槽座的自由端。本发明在输油胶管的钢丝缠绕过程中，能够实时检测和控制钢丝张力。
1.一种被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：包括加载机构(2)、输出导线机构(5)、仰角马达(9)和底座(6)，加载机构(2)包括上箱体(22)和下箱体(23)，所述下箱体(23)下端与底座(6)铰接，所述上箱体(22)与所述下箱体(23)上端一侧铰接，仰角马达(9)安装于所述底座(6)上，且整个加载机构(2)通过所述仰角马达(9)驱动抬起或落下，在所述下箱体(23)上设有翻盖机构(8)，且所述上箱体(22)通过所述翻盖机构(8)驱动翻起或扣合，在所述下箱体(23)上设有锁紧机构(3)，且所述上箱体(22)与下箱体(23)扣合时通过所述锁紧机构(3)锁定，在所述下箱体(23)内设有走线轮(232)，在所述上箱体(22)内设有可升降的加载轮(25)，在所述下箱体(23)的出线端设有走线槽座(231)，在所述走线槽座(231)上设有张力测量装置(4)，输出导线机构(5)可移动地设置于所述走线槽座(231)的自由端。
2.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：在所述上箱体(22)上侧设有多个加载油缸(21)，在所述上箱体(22)内部沿着钢丝(10)走线方向设有多个加载轮(25)，且各个加载轮(25)分别通过不同的加载油缸(21)驱动升降；在所述下箱体(23)内部沿着钢丝(10)走线方向设有多个走线轮(232)。
3.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述翻盖机构(8)包括翻盖马达(81)、翻转轴(82)和翻转铰链(83)，所述上箱体(22)和下箱体(23)通过两个翻转铰链(83)铰接，所述翻转轴(82)两端与翻转铰链(83)铰接处相连，且所述翻转轴(82)通过所述翻盖马达(81)驱动旋转。
4.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述锁紧机构(3)包括锁紧油缸(31)、锁紧轴(32)和锁紧座(33)，在所述上箱体(22)上设有一个锁块(221)，所述锁紧轴(32)通过所述锁紧油缸(31)驱动移动，且所述上箱体(22)和下箱体(23)锁定时，所述锁紧轴(32)插入所述锁块(221)上的锁孔中，锁紧座(33)设置于所述下箱体(23)侧壁上，所述锁紧油缸(31)安装在所述锁紧座(33)上。
5.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述底座(6)包括下座体(61)和铰接座(63)，所述铰接座(63)设置于所述下座体(61)上侧，所述下箱体(23)下侧设有铰接板(24)，且所述铰接板(24)通过铰轴(91)与所述铰接座(63)铰接，所述铰轴(91)与所述仰角马达(9)固连。
6.根据权利要求1或5所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述底座(6)上设有显示所述张力测量装置(4)测量数值的显示屏(62)。
7.根据权利要求5所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述下座体(61)一侧设有一个安装底板，在所述安装底板上设有液压系统(7)。
8.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：在所述下箱体(23)的入线端设有输入导线机构(1)，所述输入导线机构(1)内部设有两个导线辊，钢丝(10)由所述两个导线辊之间穿过。
9.根据权利要求1所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述输出导线机构(5)包括导向轮(51)、移动座(52)和驱动油缸(53)，其中所述导向轮(51)安装在所述移动座(52)前端，所述移动座(52)与所述走线槽座(231)滑动连接，在所述走线槽座(231)下侧设有所述驱动油缸(53)，所述移动座(52)通过所述驱动油缸(53)驱动移动。
10.根据权利要求9所述的被动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：钢丝(10)由加载机构(2)伸出后先由所述张力测量装置(4)上侧绕过，再由所述导向轮(51)下侧绕过后缠绕在输油胶管(11)上。
一种被动式钢丝张力加载与测量装置
技术领域
[0001] 本发明涉及输油胶管钢丝缠绕技术领域，具体地说是一种被动式钢丝张力加载与测量装置。
背景技术
[0002] 海上输油胶管是一种特殊的橡胶管道，是技术含量高且附加值大的海工产品，它主要用于连接采油平台与油船完成石油等传输。海上输油技术已经成为油气勘探研发领域中一项日益完善的技术，而输油胶管的使用寿命是制约整个装备的关键。海上输油胶管属于粘结管，结构复杂，主要由多层橡胶、金属丝与其他复合材料如网布、帘线经硫化而成。在其加工制造过程中，金属丝的缠绕是比较关键的工序之一，目前采用的缠绕方式主要通过人工手动控制，而为了实现自动化控制，需要对缠绕张力的大小进行研究。
[0003] 在钢丝缠绕过程中，钢丝被缠绕到输油胶管管体上时，弯曲半径远小于最小弹性弯曲半径，因此钢丝在加工过程中的弯曲半径一般情况下小于钢丝的屈服半径，钢丝在输油胶管管体上的缠绕，都会发生塑性变形，并且因为存在多次连续缠绕成型，这种塑性应变会累积，使最终生产出的钢丝层中留有较小的应变，从而增大实际胶管的疲劳性能。另外，钢丝在缠绕时为拉弯受力，拉力将引起钢丝的轴向拉伸变形，不但引起钢丝中性层的偏移，变形增大，而且由于残余应力影响，使得钢丝与输油胶管管体上产生正压力，对输油胶管的使用寿命和脱模工艺产生较大影响。因此钢丝合适的张力大小对于输油胶管的钢丝缠绕至关重要，也在很大程度上影响输油胶管的使用寿命。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种被动式钢丝张力加载与测量装置，在输油胶管的钢丝缠绕过程中，能够实时检测和控制钢丝张力，有效提高钢丝缠绕质量和输油胶管的使用寿命。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006] 一种被动式钢丝张力加载与测量装置，包括加载机构、输出导线机构、仰角马达和底座，加载机构包括上箱体和下箱体，所述下箱体下端与底座铰接，所述上箱体与所述下箱体上端一侧铰接，仰角马达安装于所述底座上，且整个加载机构通过所述仰角马达驱动抬起或落下，在所述下箱体上设有翻盖机构，且所述上箱体通过所述翻盖机构驱动翻起或扣合，在所述下箱体上设有锁紧机构，且所述上箱体与下箱体扣合时通过所述锁紧机构锁定，在所述下箱体内设有走线轮，在所述上箱体内设有可升降的加载轮，在所述下箱体的出线端设有走线槽座，在所述走线槽座上设有张力测量装置，输出导线机构可移动地设置于所述走线槽座的自由端。
[0007] 在所述上箱体上侧设有多个加载油缸，在所述上箱体内部沿着钢丝走线方向设有多个加载轮，且各个加载轮分别通过不同的加载油缸驱动升降；在所述下箱体内部沿着钢丝走线方向设有多个走线轮。
[0008] 所述翻盖机构包括翻盖马达、翻转轴和翻转铰链，所述上箱体和下箱体通过两个翻转铰链铰接，所述翻转轴两端与翻转铰链铰接处相连，且所述翻转轴通过所述翻盖马达驱动旋转。
[0009] 所述锁紧机构包括锁紧油缸、锁紧轴和锁紧座，在所述上箱体上设有一个锁块，所述锁紧轴通过所述锁紧油缸驱动移动，且所述上箱体和下箱体锁定时，所述锁紧轴插入所述锁块上的锁孔中，锁紧座设置于所述下箱体侧壁上，所述锁紧油缸安装在所述锁紧座上。
[0010] 所述底座包括下座体和铰接座，所述铰接座设置于所述下座体上侧，所述下箱体下侧设有铰接板，且所述铰接板通过铰轴与所述铰接座铰接，所述铰轴与所述仰角马达固连。
[0011] 所述底座上设有显示所述张力测量装置测量数值的显示屏。
[0012] 所述下座体一侧设有一个安装底板，在所述安装底板上设有液压系统。
[0013] 在所述下箱体的入线端设有输入导线机构，所述输入导线机构内部设有两个导线辊，钢丝由所述两个导线辊之间穿过。
[0014] 所述输出导线机构包括导向轮、移动座和驱动油缸，其中所述导向轮安装在所述移动座前端，所述移动座与所述走线槽座滑动连接，在所述走线槽座下侧设有所述驱动油缸，所述移动座通过所述驱动油缸驱动移动。
[0015] 钢丝由加载机构伸出后先由所述张力测量装置上侧绕过，再由所述导向轮下侧绕过后缠绕在输油胶管上。
[0016] 本发明的优点与积极效果为：
[0017] 1.本发明采用液压系统为动力源，液压系统的油箱与设备的底座整合为一体，减少了设备占地空间，提高了设备使用的灵活性和多样性，避免输油胶管在做钢丝缠绕时发生动力不足的现象。
[0018] 2.本发明把加载机构、翻盖机构、锁紧机构、张力测量装置及前后的导线机构有机结合起来，简化了整体设备结构，安装方便，便于维护，工作安全可靠。
[0019] 3.本发明的测试方法操作简单，工作效率高。
附图说明
[0020] 图1为本发明的立体示意图一，
[0021] 图2为本发明的立体示意图二，
[0022] 图3为本发明的主视图，
[0023] 图4为图3中本发明的左视图，
[0024] 图5为图3中本发明的俯视图，
[0025] 图6为图5中的A-A视图。
[0026] 其中，1为输入导线机构，2为加载机构，21为加载油缸，22为上箱体，221为锁块，23为下箱体，231为走线槽座，232为走线轮，24为铰接板，25为加载轮，3为锁紧机构，31为锁紧油缸，32为锁紧轴，33为锁紧座，4为张力测量装置，5为输出导线机构，51为导向轮，52为移动座，53为驱动油缸，6为底座，61为下座体，62为显示屏，63为铰接座，7为液压系统，8为翻盖机构，81为翻盖马达，82为翻转轴，83为翻转铰链，9为仰角马达，91铰轴，10为钢丝，11为输油胶管。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0028] 如图1～6所示，本发明包括输入导线机构1、加载机构2、输出导线机构5、仰角马达9和底座6，其中所述加载机构2包括上箱体22和下箱体23，如图6所示，所述下箱体23通过铰轴91与所述底座6铰接，如图2和图4～5所示，所述铰轴91通过所述仰角马达9驱动旋转带动所述下箱体23抬起或落下，进而带动整个加载机构2抬起或落下，如图2所示，所述上箱体22铰接于下箱体23上端一侧，且在所述下箱体23上设有翻盖机构8，所述上箱体22通过所述翻盖机构8驱动翻起或扣合，并且所述上箱体22翻转轴线与所述下箱体23的翻转轴线垂直，如图1所示，在所述下箱体23远离所述翻盖机构8一侧设有锁紧机构3，当所述上箱体22与下箱体23扣合时即通过所述锁紧机构3锁定，如图6所示，在所述下箱体23内设有沿着钢丝10走线方向设有多个走线轮232，在所述上箱体22上侧设有多个加载油缸21，在所述上箱体22内部则设有多个加载轮25，且所述加载轮25分别通过不同的加载油缸21驱动升降，在所述下箱体23的入线端设有输入导线机构1，在所述下箱体23的出线端设有一个走线槽座231，在所述走线槽座231上设有张力测量装置4，且输出导线机构5可移动地设置于所述走线槽座
231的自由端。
[0029] 如图6所示，机构工作时，所述上箱体22扣合，钢丝10经由输入导线机构1导入加载机构2的下箱体23中，此时加载轮25通过加载油缸21驱动下移，将钢丝10压在走线轮232上，钢丝10沿着走线轮232由下箱体23输出后由张力测量装置4上侧绕过，再由输出导线机构5导出，最后缠绕在输油胶管11上。钢丝10的张力随着加载轮25的下移逐渐加大，在底座6上设有显示屏62，张力测量装置4实时测量的钢丝10张力通过所述显示屏62显示，另外不同规格的输油胶管11会选用不同直径的钢丝10，这都可以通过加载轮25控制，而且不同规格输油胶管直径不同，输出导线机构5可移动调整位置以适应不同直径胶管的加工要求。
[0030] 如图2和图5所示，所述翻盖机构8包括翻盖马达81、翻转轴82和翻转铰链83，所述上箱体22和下箱体23通过两个翻转铰链83铰接，且所述翻转轴82两端分别与不同翻转铰链83的铰接处相连，所述翻转轴82即通过所述翻盖马达81驱动旋转带动上箱体22翻转,所述翻转轴82反向转动即驱动上箱体22扣合。
[0031] 如图1和图3所示，所述锁紧机构3包括锁紧油缸31、锁紧轴32和锁紧座33，在所述上箱体22上设有一个倒L型的锁块221，所述锁紧轴32与所述锁紧油缸31缸杆相连并通过所述锁紧油缸31驱动移动，且当所述锁紧轴32插入所述锁块221上的锁孔时即实现上箱体22和下箱体23的锁定，锁紧座33设置于所述下箱体23侧壁上，所述锁紧油缸31安装在所述锁紧座33上。
[0032] 如图1～4和图6所示，所述底座6包括下座体61、显示屏62和铰接座63，所述铰接座63设置于所述下座体61上侧，如图4和图6所示，在所述下箱体23下侧设有铰接板24，所述铰接板24即通过铰轴91与所述底座6上的铰接座63铰接，所述仰角马达9安装于所述铰接座63上并与所述铰轴91连接，所述显示屏62设置于底座6的下座体61上，在所述下座体61一侧设有一个安装底板，在所述安装底板上设有为各个液压缸和液压马达供油的液压系统7。
[0033] 如图1～2和图6所示，所述输入导线机构1内部设有两个导线辊，钢丝10由所述两个导线辊之间穿过进入加载机构2的下箱体23中。
[0034] 如图3和图6所示，所述输出导线机构5包括导向轮51、移动座52和驱动油缸53，其中所述移动座52前端设有支承座，所述导向轮51安装在所述支承座上，所述移动座52设置于下箱体23出线端的走线槽座231上，且所述移动座52与所述走线槽座231滑动连接，在所述走线槽座231下侧设有所述驱动油缸53，所述移动座52即通过所述驱动油缸53驱动移动，机构工作时，钢丝10由所述导向轮51下侧绕过。本实施例中，所述导向轮51为V型轮。
[0035] 如图4和图6所示，所述张力测量装置4设置于所述走线槽座231中部，机构工作时，钢丝10由所述张力测量装置4的上侧绕过。本实施例中，所述张力测量装置4型号为WPED-500，生产厂家为Betten。
[0036] 本发明的工作原理为：
[0037] 操作时，首先打开锁紧机构3，即锁紧油缸31带着锁紧轴32缩回，然后翻盖机构8将加载机构2的上箱体22翻转到指定角度，再由人工按照图6所示将钢丝10由输入导线机构1的两个导线辊之间穿进，将钢丝10由张力测量装置4上侧绕过，再由输出导线机构5的导向轮51下侧绕过后固定在输油胶管11的指定位置上，然后翻盖马达81反向转动扣合上箱体22，锁紧机构3中的锁紧油缸31带动锁紧轴32伸出锁定，然后加载机构2的加载油缸21驱动加载轮25下移，将钢丝10固定在走线轮25上，此时钢丝10的张力随着加载油缸21驱动加载了25下移而逐渐加大，张力测量装置4实时测量出的钢丝10张力通过底座6上的显示屏62显示。
[0038] 实际操作中，根据输油胶管11管体直径的大小，会选用不同直径的钢丝10，而不同直径的钢丝10也会产生不同的张力，这些张力的大小都是通过各个加载油缸21的伸出压力控制。设备工作时，尽量让输出导线机构5中的导向轮51接近于输油胶管管体表面，以保证缠绕在输油胶管11管体上的钢丝10螺旋线螺距均匀。另外根据不同输油胶管10管体直径，输出导线机构5中的驱动油缸53缸杆伸出的行程也不同，通过所述驱动油缸53缸杆的伸出或者缩回带动输出导线机构5的移动座52和导向轮51前后移动，调整位置。
[0039] 本发明在使用时，以缠绕出的钢丝10不损伤输油胶管11管体表面质量为前提，以液压油缸和液压马达为动力元件，对钢丝10做相应的张力测试与控制，根据每个输油管道管体直径不同，所用的钢丝10直径不同，测试出相应的输油管道管体所需要的钢丝10张力数据。
