对接锁系钢丝绳动态张力测试技术研究顾华洋，王跃锋*（国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙410000）510152025303540摘要：本文分析了钢丝绳张力检测的研究现状及研究方法，重点介绍了接触式检测原理的优点，并利用此原理进行了张力检测设备的研制。首先介绍了研制钢丝绳张力检测技术的重要性，然后研究了钢丝绳变形的数学方程表达式，为张力检测仪的研制提供理论依据，最后介绍了并联型原理的动态张力测试仪，其中详细介绍了动态张力测试仪的研制工作，解决了对接锁系钢丝绳张力动态测量难题。关键词：航天；钢丝绳；张力；接触式；动态；并联型中图分类号：V19ThestudyofwireropedynamictensionmeasurementofthedockinglocksystemGUHuayang,WANGYuefeng(AerospaceandMaterialsEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410000)Abstract:Thispaperanalyzesthewireropetensiondetectorresearchanditsresearchmethodology,highlightstheadvantagesofthecontactdetectionprinciple,anddevelopedtensiontestingequipmentbyusingthisprinciple.Firstitintroducedtheimportanceofthedevelopmentofwireropetensiondetectiontechnology,andthenstudiedthedeformationofthewireropemathematicalequationsexpressionswhichprovidedatheoreticalbasisforthedevelopmentofthetensiondetector,finallyintroducedtheprincipleofparalleldynamictensiontester,wheredetailedthedynamictensiontesterdevelopmentwork,whichsolvedthedockinglocksystemwireropetensiondynamicmeasurementproblems.Keywords:aerospace;wirerope;tension;contact;dynamic;parallel0引言钢丝绳拥有工作平稳可靠、承受动载荷和过载的能力较强以及在高速工作的条件下运行和卷绕无噪声等许多优良性能，使其在矿产、冶金、交通、建筑等国民经济各主要行业和部门得到越来越广泛的应用[1,2]，因此钢丝绳的张力检测也越来越重要。目前,钢丝绳张力检测方法主要可分为2种[3,4]。一种是接触式检测方法,一种是非接触式检测方法。非接触式检测方法是利用电磁检测原理[5]，根据钢丝绳具有捻制股波的特点，利用电磁传感器的信号变化推算钢丝绳张力。与传统方法相比，这种检测方法系统简单、安装方便、检测精度高，可以实现非接触式实时在线定量检测。接触式检测方法主要又分为两大类。一类是将传感器串接于钢丝绳上[6]，利用传感器的应变量推算钢丝绳张力。另一类是采用三滚轮方式检测钢丝绳横向力的间接检测法，通过检测与中间轮相联接的铰链连杆和螺杆的应变量，计算钢丝绳张力。钢丝绳张力检测的应变测力原理是属于接触式的检测方法[7]，在长期使用的过程中，钢作者简介：顾华洋（1979-），男，高级工程师，主要研究方向：飞行器制造.ghy921@163.com-1-x丝绳和传感器中的应变元件都会产生磨损，造成检测精度的降低。而钢丝绳张力电磁检测新方法是属于非接触式检测方法，这种检测方法具有成本较低、易于实现等优点，越来越受到人们的重视。但非接触式测量在如何确定传感元件的距离、消除外界的干扰以及如何提高4550系统的精度等方面都需要更进一步的研究。经过对多套对接锁系产品的研究发现，由于钢丝绳张力一致性差是导致锁钩运动同步性不均匀的主要原因，如何解决张力检测成为影响产品装配、调试质量的关键环节。在实际装调过程中，普遍采用如图1所示的工艺流程，因此，研制出一套有效可行的检测方法及检测设备，对于提高对接锁系钢丝绳张力检测效率和一致性，解决对接锁系运动同步性不均匀性难题。图1装配调试工艺流程Fig.1Assemblydebuggingprocess1张力仪设计551.1张力计算公式推导钢丝绳张力测量过程中，测力器强迫钢丝绳产生局部弯曲变形(在A，B，C三个滚轮处)，因而钢丝绳截面抗弯能力对测量信号的贡献不容忽略，图2为测力器张力测定示意图。为简化计算，假定钢丝绳两端支座处在相同高度上。取测力器分析，设自重为W，由对称性可得A，B二支承滚轮受到的约束力为：60NANBPW2(2.1)由材料力学理论得钢丝绳弯曲部分的微分方程式为：2y2MEI1(2.2)由图3可得，钢丝绳截面C的弯矩为：...