卡式皮带张力计原理及与超声波皮带张力计的比较(修改版)

卡式皮带张力计

说明书

目录

一、概述

二、卡式皮带张力计原理

三、卡式张力计校准和检定方法

目录

一. 概述

二、卡式皮带张力计原理

三、卡式张力计校准和检定方法

一、概述：

目前国内发动机皮带张力的常用测试方法分为两大类:

1、超声波法：原理是基于：假如皮带的内在品质是一致，其固有频率必为一致，那末皮带所受的张力不同，击拍皮带所产生的频率必定与张力呈对应关系。

2、位移法：原理是在张紧的皮带下，对皮带施加一定的已知拉力，测出在此作用力下产生的挠度，并将挠度按照一定的对应关系换算成皮带张紧力值。见图1

图1

第二种方法由于挠度仅与受力大小有关，而与皮带的品质无关，因此在超声波皮带张力计（说明书）中特别强调：对于较为准确的测量，应该用刻度张力计（以位移法为原理的）去校准它。因此超声波张力计的缺点在于准确性受皮带的品质、皮带的几何尺寸、轮系的误差、背景噪声，气流（风）挠动影响。且测量结果包含了横向张力的迭加值，其测量值往往偏大。并无法实现在线测控。

位移法皮带张力仪，由于准确测位移量成本要求高（如采用光栅方式），操作极不方便，不便于在线测控。

二、卡式皮带张力计原理：

四工厂提出攻关皮带张力测控方法的课题。理由：

1、是基于五工厂经常发生皮带异响，怀疑其皮带及皮带张力有问题。

2、生产线能够自动控制张紧轮，而不是人工凭感觉调张紧轮，然后用超声计去复核，波动范围大，人为影响因素也太大。

3、由于皮带传动的要求是在固定松紧比的情况下。反复调节张紧轮，将皮带调整到适合张力值。前者是由轮系结构所决定。后者不论皮带个体差异如何，必须测控出皮带真实的受力值和受力状态。

基于上述要求，合理的方法必须是排除所有假定因素，直接真实测出皮带张力，且应方便在线直接测量。

直接测张力的原理：

皮带张力：在外力（拉力）的作用下，皮带内部产生抵抗变形的弹力，数值上是与拉力值相等。由于皮带受拉力时，会产生纵向和横向变形，因此有纵向和横向张力，确定测量方法时排除横向张力。物理学上张力就是定义为拉力。

原理如图2：

图2

位移法是通过挠度形变来反映张力F的大小，事实上同样可以反过来，固定其挠度变形值h，用应变称重传感器直接称出张力F的准确值。固定h的前提是同一种厚度的皮带，在生产线上，每道工序的皮带厚度均是一致的。原理如图3、图4

传感器示意图3

图3

简化受力图4

图4

已知L、h，又已测出N，从力的分解与合成，平行四边法则，就已知拉力F，这就直接测出了张力F，从这种测量方法的理论可以看出，这个F是与其它因素无关，由于挠度h只是纵向微变形，所以不受横向张力影响，F真实的反映

了张力的大小值，其张力

2

4

1

1

4

⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

+

=

H

L

N

F

三、卡式张力计校准和检定方法：

上述方法解决了卡式皮带张力计测量的理论基础，在实际中皮带的张力F 与皮带的变形量呈非线性关系，又由于某些未考虑因素和误差的影响，诸如L、h的误差，必须找到一种准确标定的方法。

国家标准《音波式皮带张力计校准规范JJF1216-2009 》规定了超声波张力计的校准检定方法，此方法亦为卡式张力计提供了校准和检定的依据。

方法的原理如图5

图5

校准检定方法是：将皮带切断，夹于标准拉力传感器的两端，可动轮沿轴线移动，皮带的张力就是标准拉力传感器读出的拉力数值。

将卡式张力计卡在皮带上，每100N读取两者的数据，然后进行插值算法处理，经如此检定，校准的卡式张力计，就可以实测皮带张力了。见表1：

表1 标准插值（线性化）表：

卡式传感器读数标准拉力计读数

364 （N) 200 （N)

540 （N) 400 （N)

610 （N) 500 （N)

670 （N) 600 （N)

740 （N) 700 （N)

795 （N) 800 （N)

850 （N) 900 （N)

895 （N) 1000 （N)

946 （N) 1100 （N)

1030 （N) 1200 （N)

将校准后的卡式张力计在标准检验台作全量程范围的张力实测检验。其差值和误差见表2，测出的张力值与标准拉力计测出值比较误差在5%以内。

表2 校准台上实测卡式张力计与标准拉力计对比表（经线性化后的读数）卡式张力计读数标准拉力计读数差值误差

205 （N) 200 （N) 5 2.5%

405 （N) 400 （N) 5 1.2%

490 （N) 500 （N) 10 2%

600 （N) 610 （N) 10 1.6%

710 （N) 720 （N) 10 1.3%

805 （N) 800 （N) 5 0.6%

900 （N) 910 （N) 10 1%

980 （N) 1000 （N) 20 2%

1090 （N) 1110 （N) 20 1.8%

为了不过多的破坏皮带，又可进行大量皮带的准确性检验。可将上述装置改动为如图6

图6

此时标准拉力计的读数是皮带张力的两倍。将校好的卡式传感器与标准拉力传感器比较，测量值吻合，作大量的皮带试，证明卡式张力计只与皮带的拉力（即张力）有关。与轮距、轮径、皮带品质无关。见表3

表3 环状皮带卡式张力计读数与标准拉力计读数对比表

卡式张力计读数标准拉力计读数差值误差

200 （N)400÷2 （N) 0 0

390 （N)800÷2 （N) 10 2.5%

490 （N)1000÷2 （N) 10 2%

590 （N)1200÷2 （N) 10 1.6%

695 （N)1400÷2 （N) 5 0.7%

800 （N)1600÷2 （N) 0 0

890 （N)1800÷2 （N) 10 1.1%

980 （N)2000÷2 （N) 20 2%

1080 （N)2200÷2 （N) 20 1.8%应说明的是，标准拉力传感器及其仪表是经长安计量院检定。并出具鉴定

报告。其精度为全量程3000N的0.2%。