專利名稱：消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)試裝備領(lǐng)域，具體涉及一種消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
消防安全繩是一種公安消防部隊(duì)普遍配備和廣泛使用的救援器材。在高層建筑、 受限空間、水面和山岳等環(huán)境的救援任務(wù)中，用于人員的搭救和保護(hù)，因此消防安全繩是一 種關(guān)乎消防員和被救援人員生命安全的重要器材。公安行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA494-2004《消防用防墜 落裝備》是目前國(guó)內(nèi)唯一對(duì)消防安全繩性能做出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)消防安全繩的斷 裂強(qiáng)度、延伸率和耐高溫性能做出了規(guī)定。然而在消防部隊(duì)的實(shí)際使用過程中，由于救援場(chǎng) 所中存在的玻璃碎片、瓷磚破口和金屬鋼窗等尖銳物體對(duì)消防安全繩進(jìn)行切割，巖石、混凝 土塊、水泥地面等物體也會(huì)對(duì)消防安全繩進(jìn)行磨損，嚴(yán)重影響了消防安全繩的安全性，甚至 危及消防員和被救援人員的生命安全。因此，消防安全繩的抗切割性能和耐磨性能也都是 衡量消防安全繩安全性的重要指標(biāo)。到目前為止，國(guó)內(nèi)還沒有能對(duì)消防安全繩的抗切割性 能和耐磨性能進(jìn)行定量測(cè)試的裝置。由于消防安全繩抗切割性能測(cè)試和徑向耐磨性能測(cè)試的方法基本一致，僅是測(cè)試 時(shí)使用的刃具不同，因此同一臺(tái)裝置既能進(jìn)行消防安全繩抗切割性能測(cè)試，又能進(jìn)行徑向 耐磨性能測(cè)試，是完全可以實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索，未發(fā)現(xiàn)有關(guān)消防安全繩抗切割性能自動(dòng)測(cè)試裝置的資 料，也沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)消防安全繩耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置的資料，更沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)既能進(jìn)行 消防安全繩抗切割性能自動(dòng)測(cè)試，又能進(jìn)行消防安全繩耐磨性能自動(dòng)測(cè)試的裝置的資料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置。本發(fā)明提出的消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置，由消防安全 繩張緊系統(tǒng)、刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)組成，其中所述消防安全繩張緊系統(tǒng)包括重物1、繩索夾具2、消防安全繩3、導(dǎo)向滑輪組8、手 輪12和螺桿13，消防安全繩3 —端由繩索夾具2與重物1相連，另一端繞過導(dǎo)向滑輪組8， 與螺桿13上端相連；導(dǎo)向滑輪組8由兩個(gè)處于同一水平面的滑輪組成，消防安全繩3在兩 個(gè)滑輪之間形成一段水平段；手輪12安裝于螺桿13上；測(cè)試時(shí)，通過調(diào)節(jié)手輪12調(diào)節(jié)螺桿 13的高度，螺桿13拉動(dòng)消防安全繩3，將重物1提升離開地面，在重物1的重力作用下，消 防安全繩3的水平段被張緊；所述刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)包括刃具托架4、軸承5、刃具主軸6、刃具7、壓力傳感 器組9、步進(jìn)電機(jī)11和軸承座19，刃具7安裝在刃具主軸6上，刃具主軸6由軸承5和軸承 座19支承，軸承座19安裝于刃具托架4之上；軸承5和軸承座19之間安裝有壓力傳感器組9，步進(jìn)電機(jī)11與刃具托架4相連；測(cè)試時(shí)，壓力傳感器組9實(shí)時(shí)采集刃具7對(duì)消防安全 繩3所施加的向上壓力的大小，并將壓力值傳給自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)的PLC和工控機(jī)18 ；自 動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)向上壓力變化的大小，計(jì)算刃具高度補(bǔ)償量，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化成信 號(hào)傳給步進(jìn)電機(jī)11 ；并由步進(jìn)電機(jī)11驅(qū)動(dòng)刃具托架4整體上升或下降，安裝于刃具托架4 之上的刃具主軸6和刃具7隨之上升或下降，實(shí)時(shí)補(bǔ)償刃具7的高度變化，保證刃具7對(duì)消 防安全繩3的向上壓力保持不變；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括主變頻電機(jī)14、皮帶輪組15和皮帶張緊輪16，皮帶輪組15由 兩個(gè)皮帶輪和皮帶組成，皮帶輪組15的一個(gè)皮帶輪與主變頻電機(jī)14連接，皮帶輪組15的 另一個(gè)皮帶輪與刃具主軸6連接；皮帶張緊輪16位于皮帶輪組15的兩個(gè)皮帶輪之間，與皮 帶輪組15的皮帶表面接觸；測(cè)試時(shí)，刃具主軸6的高度變化時(shí)，與之相連的皮帶輪組15的 皮帶輪高度隨之變化，則皮帶張緊輪16與皮帶輪組15的皮帶的接觸面隨之變化，從而保持 皮帶輪組15的皮帶始終張緊；所述自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)包括接近開關(guān)10、角位移編碼器17及PLC和工控機(jī)18，角 位移編碼器17安裝于刃具主軸6上；接近開關(guān)10安裝于重物1和地面之間，PLC和工控機(jī) 18分別與壓力傳感器組9、接近開關(guān)10、步進(jìn)電機(jī)11、主變頻電機(jī)14和角位移編碼器17連接。本發(fā)明中，消防安全繩張緊系統(tǒng)將消防安全繩的水平段張緊；刃具在消防安全繩 的水平段下方對(duì)消防安全繩施加一個(gè)向上的壓力；當(dāng)刃具切割或磨損消防安全繩的過程 中，刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)切割或磨損的情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)刃具的高度，以保證刃具對(duì)消 防安全繩施加向上壓力保持不變；傳動(dòng)系統(tǒng)將主變頻電機(jī)的動(dòng)力傳遞至刃具，使刃具按設(shè) 定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，皮帶輪組無(wú)打滑的現(xiàn)象；自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)可控制裝置整體的自動(dòng)運(yùn)行，并能 測(cè)量從切割或磨損安全繩開始時(shí)刻至設(shè)定時(shí)刻或消防安全繩破斷時(shí)刻，刃具所經(jīng)過的角位 移。本發(fā)明中，若進(jìn)行消防安全繩抗切割性能測(cè)試，則所選用的刃具為圓刃刀片，若進(jìn) 行消防安全繩徑向耐磨性能測(cè)試，則所選用的刃具為磨輪；圓刃刀片或磨輪的直徑也可以 根據(jù)試驗(yàn)需要進(jìn)行選擇。本發(fā)明中，所述刃具高度可自動(dòng)調(diào)節(jié)，是指刃具安裝于刃具主軸之上，刃具主軸由 軸承和軸承座固定，軸承座安裝在刃具托架上，刃具托架與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)的正反 向旋轉(zhuǎn)可自動(dòng)調(diào)節(jié)刃具托架的高度，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)了刃具的高度。本發(fā)明中，所述可使消防安全繩的水平段受到一個(gè)恒定的垂直向上壓力，是指安 裝于軸承座上的壓力傳感器組，可實(shí)時(shí)測(cè)量消防安全繩施加于刃具的作用力，該作用力反 饋給自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)，自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給量，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給補(bǔ)償刃 具的高度不足，直至作用力達(dá)到設(shè)定的壓力，從而使消防安全繩保持受到一個(gè)恒定的垂直 向上壓力。本發(fā)明中，所述傳動(dòng)系統(tǒng)，是指主變頻電機(jī)與刃具主軸之間通過皮帶傳動(dòng)，皮帶中 部裝有一個(gè)皮帶張緊輪，皮帶張緊輪使得當(dāng)刃具主軸高度變化時(shí)皮帶始終保持張緊狀態(tài)。 主變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速是可調(diào)的。本發(fā)明中，所述自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)，是指系統(tǒng)可控制裝置整體的自動(dòng)運(yùn)行，并能測(cè) 量從切割或磨損安全繩開始時(shí)刻至設(shè)定時(shí)刻或消防安全繩破斷時(shí)刻，刃具所經(jīng)過的角位移。當(dāng)進(jìn)行破斷測(cè)試時(shí)，接近開關(guān)測(cè)量消防安全繩破斷的時(shí)刻，角位移編碼器測(cè)量刃具開始切割或磨損時(shí)刻至消防安全繩破斷時(shí)刻，刃具所經(jīng)過的角位移。進(jìn)行非破斷測(cè)試時(shí)，角位移 編碼器測(cè)量到設(shè)定時(shí)刻，刃具所經(jīng)過的角位移。本發(fā)明工作時(shí)，首先根據(jù)測(cè)試需求選擇刃具為圓刃單片或是磨輪，并將刃具安裝 于刃具主軸；將消防安全繩安裝于消防安全繩張緊系統(tǒng)，調(diào)節(jié)手輪使重物下底面高度超過 接近開關(guān)的高度；預(yù)先設(shè)定好刃具對(duì)消防安全繩的向上壓力值；預(yù)先設(shè)定好刃具旋轉(zhuǎn)的圈 數(shù)或是消防安全繩被切斷。其次，調(diào)節(jié)刃具高度，待刃具與消防安全繩接觸后，實(shí)時(shí)讀取壓 力傳感器組的讀數(shù)，調(diào)節(jié)至壓力傳感器組的讀數(shù)達(dá)到預(yù)定壓力值。然后啟動(dòng)主變頻電機(jī)，經(jīng) 傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳至刃具主軸，刃具開始旋轉(zhuǎn)并切割或磨損消防安全繩，角位移編碼器開 始計(jì)數(shù)。隨著切割或磨損的過程，刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器組的讀數(shù)變化， 自動(dòng)調(diào)節(jié)刃具高度保證對(duì)消防安全繩的壓力維持預(yù)定壓力值。最后，當(dāng)刃具旋轉(zhuǎn)圈數(shù)到達(dá) 預(yù)先設(shè)定圈數(shù)或消防安全繩被切斷，自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定圈數(shù)或接近開關(guān)的信 號(hào)，停止主變頻電機(jī)，角位移編碼器停止計(jì)數(shù)，并顯示刃具旋轉(zhuǎn)過的角位移。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)及效果1、實(shí)現(xiàn)了消防安全繩的抗切割性能自動(dòng)測(cè)試，通過 更換刃具，還能實(shí)現(xiàn)消防安全繩的徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試。2、既可自動(dòng)測(cè)量消防安全繩破 斷時(shí)刃具旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，也可將消防安全繩切割或磨損設(shè)定圈數(shù)后再進(jìn)行后續(xù)其他試驗(yàn)。3、 消防安全繩的張緊力可調(diào)整，因此可模擬不同應(yīng)用場(chǎng)合下的張緊力，對(duì)消防安全繩的抗切 割性能和徑向耐磨性能進(jìn)行測(cè)試。4、刃具的高度可根據(jù)消防安全繩切割或磨損的狀況自動(dòng) 調(diào)整，保證刃具對(duì)消防安全繩的向上壓力為恒定值。5、主變頻電機(jī)和刃具主軸之間裝有一 個(gè)皮帶張緊輪，當(dāng)刃具主軸的高度變化時(shí)，保證傳動(dòng)皮帶始終處于張緊狀態(tài)，提高了傳動(dòng)效 率。


圖1為本發(fā)明主示意圖。圖2為本發(fā)明示意圖右視圖。圖3為本發(fā)明示意圖俯視圖。圖中標(biāo)號(hào)1是重物，2是繩索夾具，3是消防安全繩，4是刃具托架，5是軸承，6是 刃具主軸，7是刃具，8是導(dǎo)向滑輪組，9是壓力傳感器組，10是接近開關(guān)，11是步進(jìn)電機(jī)，12 是手輪，13是螺桿，14是主變頻電機(jī)，15是皮帶輪組，16是皮帶張緊輪，17是角位移編碼器， 18是PLC和工控機(jī)，19是軸承座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。實(shí)施例1，如圖1所示，消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置由消 防安全繩張緊系統(tǒng)、刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)組成，其中消防安全繩張緊系統(tǒng)包括重物1、繩索夾具2、消防安全繩3、導(dǎo)向滑輪組8、手輪 12和螺桿13，刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)包括刃具托架4、軸承5、刃具主軸6、刃具7、壓力傳感器組9、步進(jìn)電機(jī)11和軸承座19，傳動(dòng)系統(tǒng)包括主變頻電機(jī)14、皮帶輪組15和皮帶張緊輪 16，皮帶輪組15由兩個(gè)皮帶輪和皮帶組成，皮帶輪組15的一個(gè)皮帶輪與主變頻電機(jī)14連 接，皮帶輪組15的另一個(gè)皮帶輪與刃具主軸6連接；皮帶張緊輪16位于皮帶輪組15的兩 個(gè)皮帶輪之間，與皮帶輪組15的皮帶表面接觸；自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)包括接近開關(guān)10、角位 移編碼器17及PLC和工控機(jī)18，角位移編碼器17安裝于刃具主軸6上；接近開關(guān)10安裝 于重物1和地面之間，PLC和工控機(jī)18分別與壓力傳感器組9、接近開關(guān)10、步進(jìn)電機(jī)11、 主變頻電機(jī)14和角位移編碼器17連接。 在圖1所示裝置上進(jìn)行消防安全繩抗切割性能自動(dòng)測(cè)試。首先在刃具主軸6上安 裝圓刃刀片7，將消防安全繩3 —端由繩索夾具2與重物1相連，另一端繞過導(dǎo)向滑輪組8 與螺桿13相連，通過調(diào)節(jié)手輪12來調(diào)節(jié)重物1離開地面的高度，使重物1底面的高度超過 接近開關(guān)10的高度；同時(shí)設(shè)定圓刃刀片7對(duì)消防安全繩3的向上壓力值和測(cè)試類型是測(cè)量 消防安全繩3被切斷時(shí)圓刃刀片7所經(jīng)過的角位移。其次，調(diào)節(jié)圓刃刀片7高度，并實(shí)時(shí)讀 取壓力傳感器組9的讀數(shù)，至壓力傳感器組9的讀數(shù)達(dá)到設(shè)定壓力值。然后啟動(dòng)主變頻電 機(jī)14，通過皮帶輪組15將動(dòng)力傳至刃具主軸6，圓刃刀片7開始切割消防安全繩3，同時(shí)角 位移編碼器17開始計(jì)數(shù)。隨著消防安全繩3被切割，壓力傳感器組9實(shí)時(shí)采集壓力值的變 化，并反饋給PLC和工控機(jī)18，PLC和工控機(jī)18計(jì)算得到刃具高度補(bǔ)償量，并將補(bǔ)償量傳給 步進(jìn)電機(jī)11，步進(jìn)電機(jī)11通過調(diào)整刃具托架4的高度來補(bǔ)償圓刃刀片7的高度，圓刃刀片 7對(duì)消防安全繩3的壓力保持預(yù)定值。在刃具托架4高度調(diào)整的過程中，皮帶張緊輪16保 證皮帶輪組15張緊。最后當(dāng)消防安全繩3被切斷時(shí)，下落的重物1觸發(fā)接近開關(guān)10，使得 主變頻電機(jī)14停機(jī)，同時(shí)角位移編碼器17停止計(jì)數(shù)，PLC和工控機(jī)18顯示圓刃刀片7所 經(jīng)過的角位移。
權(quán)利要求
一種消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置，由消防安全繩張緊系統(tǒng)、刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)組成，其特征在于所述消防安全繩張緊系統(tǒng)包括重物(1)、繩索夾具(2)、消防安全繩(3)、導(dǎo)向滑輪組8、手輪(12)和螺桿(13)，消防安全繩(3)一端由繩索夾具(2)與重物(1)相連，另一端繞過導(dǎo)向滑輪組(8)，與螺桿(13)上端相連；導(dǎo)向滑輪組(8)由兩個(gè)處于同一水平面的滑輪組成，消防安全繩(3)在兩個(gè)滑輪之間形成一段水平段；手輪(12)安裝于螺桿(13)上；測(cè)試時(shí)，通過調(diào)節(jié)手輪(12)調(diào)節(jié)螺桿(13)的高度，螺桿(13)拉動(dòng)消防安全繩(3)，將重物(1)提升離開地面，在重物(1)的重力作用下，消防安全繩(3)的水平段被張緊；所述刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)包括刃具托架(4)、軸承(5)、刃具主軸(6)、刃具(7)、壓力傳感器組(9)、步進(jìn)電機(jī)(11)和軸承座(19)，刃具(7)安裝在刃具主軸(6)上，刃具主軸(6)由軸承(5)和軸承座(19)支承，軸承座(19)安裝于刃具托架(4)之上；軸承(5)和軸承座(19)之間安裝有壓力傳感器組(9)，步進(jìn)電機(jī)(11)與刃具托架(4)相連；測(cè)試時(shí)，壓力傳感器組(9)實(shí)時(shí)采集刃具(7)對(duì)消防安全繩(3)施加的向上壓力的大小，并將壓力值傳給自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)的PLC和工控機(jī)(18)；自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)向上壓力變化的大小，計(jì)算刃具高度補(bǔ)償量，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化成信號(hào)傳給步進(jìn)電機(jī)(11)；并由步進(jìn)電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)刃具托架(4)整體上升或下降，安裝于刃具托架(4)之上的刃具主軸(6)和刃具(7)隨之上升或下降，實(shí)時(shí)補(bǔ)償刃具(7)的高度變化，保證刃具(7)對(duì)消防安全繩(3)的向上壓力保持不變；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括主變頻電機(jī)(14)、皮帶輪組(15)和皮帶張緊輪(16)，皮帶輪組(15)由兩個(gè)皮帶輪和皮帶組成，皮帶輪組(15)的一個(gè)皮帶輪與主變頻電機(jī)(14)連接，皮帶輪組(15)的另一個(gè)皮帶輪與刃具主軸(6)連接；皮帶張緊輪(16)位于皮帶輪組(15)的兩個(gè)皮帶輪之間，與皮帶輪組(15)的皮帶表面接觸；測(cè)試時(shí)，當(dāng)刃具主軸(6)的高度變化時(shí)，與之相連的皮帶輪組(15)的皮帶輪高度隨之變化，則皮帶張緊輪(16)與皮帶輪組(15)的皮帶的接觸面隨之變化，保持皮帶輪組(15)的皮帶始終張緊；所述自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)包括接近開關(guān)(10)、角位移編碼器(17)及PLC和工控機(jī)(18)，角位移編碼器(17)安裝于刃具主軸(6)上；接近開關(guān)(10)安裝于重物(1)和地面之間，PLC和工控機(jī)(18)分別與壓力傳感器組(9)、接近開關(guān)(10)、步進(jìn)電機(jī)(11)、主變頻電機(jī)(14)和角位移編碼器(17)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消防安全繩抗切割性能及徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置，其特 征在于所述刃具(7)為圓刃刀片或磨輪。
全文摘要
本發(fā)明屬于測(cè)試裝備領(lǐng)域，具體涉及一種消防安全繩抗切割性能和徑向耐磨性能自動(dòng)測(cè)試裝置，由消防安全繩張緊系統(tǒng)、刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)組成。消防安全繩張緊系統(tǒng)將消防安全繩在水平方向上張緊；當(dāng)刃具切割或磨損消防安全繩時(shí)，刃具高度實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)刃具高度，保證刃具對(duì)消防安全繩施加向上壓力保持不變；傳動(dòng)系統(tǒng)保證皮帶輪組的皮帶輪高度變化時(shí)無(wú)打滑的現(xiàn)象；自動(dòng)控制測(cè)量系統(tǒng)能測(cè)量從切割或磨損安全繩開始時(shí)刻直至設(shè)定時(shí)刻或消防安全繩破斷時(shí)刻，刃具所經(jīng)過的角位移。本裝置既可自動(dòng)測(cè)量消防安全繩破斷時(shí)刃具旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，也可將消防安全繩切割或磨損設(shè)定圈數(shù)后再進(jìn)行后續(xù)其他試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101813592SQ201010141718
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者傅建橋, 周凱, 張磊, 施巍, 曹永強(qiáng), 李瑜璋, 柳素燕, 殷海波, 胡德金, 許黎明, 趙軼惠, 金韡, 阮楨 申請(qǐng)人:公安部上海消防研究所;上海倍安實(shí)業(yè)有限公司