卡式皮带张力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：

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）

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

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%。

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