一种电缆引入装置的夹紧试验装置及方法

技术领域

本发明属于隔爆电器技术领域，涉及一种电缆引入装置的夹紧试验装置及方法。

背景技术

隔爆电器设备工作在爆炸性环境中，在出现故障时有爆炸的危险，并且，当电器设备出现故障时，如果电缆引入装置不能将电缆夹紧，就会导致电缆松脱；同时，对隔爆型电气设备来说，会造成电缆与电缆引入装置之间的隔爆接合面间隙变大，破坏隔爆型电器设备的防爆结构；对增安型电气设备来说，电缆如果不能被电缆引入装置夹紧的话，电缆就会松脱，导致增安型电气设备内部的电气间隙和爬电距离发生改变，损害增安型电气设备的防爆结构；对正压型电气设备来说，会导致正压型电器设备无法保持内部的压力，就会损坏正压型电气设备的防爆型式。

橡套电缆引入装置是防爆电气设备最常见的电缆引入方式之一，几乎在所有的隔爆型电气设备上都有应用。电缆引入装置的可靠性，直接决定了隔爆型电气设备的安全性能。GB/T3836.1-2021对橡套电缆引入装置的结构安全性提出了明确要求，并且需要通过夹紧试验对其可靠性进行验证。而目前现有的电缆引入装置的夹紧试验装置均为固定式设备，且试验对象均为模拟件，无法直接在电缆引入装置所在的样机上进行实时测量，难以反映样机的真实状态，同时，在试验前期需要针对不同产品不同规格的电缆引入装置提前加工模拟护套，在试验过程中，都需要人员值守，考虑到其夹紧试验的周期普遍在6h左右，费时费力，难以满足日益增长的检验需求。

因此，为了加强对隔爆型电气设备安全性能的检测能力，亟需一种可直接在试验样机上检验并能自动控制拉力以及试验时间的电缆引入装置的夹紧试验装置及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电缆引入装置的夹紧试验装置及方法，以解决现有的电缆引入装置的夹紧试验装置不能够在试验样机上进行电缆引入装置夹紧试验的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电缆引入装置的夹紧试验装置，包括试验样机、试验芯棒、拉力传感器、位移传感器、控制系统、拉力机以及安装平台，所述安装平台包括试验样机安装台和拉力机安装台，所述试验样机安装在试验样机安装台上，且所述试验样机安装台的底部设有脚轮，所述试验样机上设有电缆引入装置，所述电缆引入装置设有与其匹配的试验芯棒；

所述拉力机的输出端固定连接拉力传感器的一端，所述拉力传感器的另一端连接试验芯棒，所述拉力传感器用于检测拉力机对试验芯棒的拉力，所述位移传感器安装在所述拉力机安装台上，以用于检测所述试验芯棒的拉伸位移量；

所述拉力传感器、位移传感器以及拉力机均与控制系统相连，以接收所述位移传感器和拉力传感器的信号，并控制所述拉力机的拉力输出。

进一步地，所述拉力传感器与试验芯棒通过连接件相连，所述连接件包括与拉力传感器连接的连接杆、与连接杆远离拉力传感器一端固定连接的第一U型扣、与试验芯棒螺纹连接的螺栓、与螺栓螺纹连接的第二U型扣以及用于连接第一U型扣和第二U型扣的插销，所述第一U型扣和第二U型扣上均设有条形孔，且第一U型扣和第二U型扣的相匹配，以使得所述第二U型扣能够插入第一U型扣中，从而通过插销插入所述第一U型扣和第二U型扣上的条形孔，以实现第一U型扣和第二U型扣的连接，所述连接杆与所述拉力传感器之间通过螺纹连接相连。

进一步地，还包括安装在所述连接杆上的水平仪，所述水平仪用于检测所述拉力传感器与试验芯棒的之间的连线是否水平，所述拉力机安装台为升降平台，并在所述拉力机安装台上设有用于控制升降的脚踏开关。

进一步地，所述拉力机安装平台上安装有第一滚珠丝杆，并在所述第一滚珠丝杆的两侧设有与第一滚珠丝杆平行的第一导向杆，且第一导向杆与拉力机安装平台滑动连接，所述第一滚珠丝杆包括第一丝杆轴和第一螺母，所述第一螺母固定连接在所述拉力机安装平台上，所述第一丝杆轴嵌套在所述第一螺母内，且第一丝杆轴的末端连接有第一伺服电机的输出轴，且所述第一伺服电机与所述脚踏开关连接，以通过脚踏开关的抬升和踩下控制第一伺服电机正转和反转，进而控制所述拉力机安装平台的升降。

进一步地，所述拉力机安装在与所述拉力机安装台横向滑动连接的底座上，所述底座与拉力机安装台之间通过底座上的T型滑块与拉力机安装台上的T型滑槽配合形成的滑动副连接，以实现横向滑动。

进一步地，所述拉力机包括第二伺服电机、第二滚珠丝杠以及壳体，所述第二滚珠丝杠包括第二丝杆轴和第二螺母，所述第二丝杆轴的一端与所述第二伺服电机的输出轴周向固定连接，另一端与壳体转动连接，所述第二螺母套设在第二丝杠轴上并螺纹连接，且在所述第二螺母的两侧设有与第二丝杠轴平行的第二导向杆，所述第二导向杆贯穿所述第二螺母的两侧并轴向滑动连接，且所述第二导向杆的两端与壳体固定连接，所述第二伺服电机通过驱动其输出轴正/反转以实现第二螺母的水平位移。

进一步地，所述试验样机安装台上还设有用于防止试验样机横向窜动的止动件和在竖直方向上对试验样机进行锁止的固定件，所述固定件卡设在所述试验样机上以卡紧试验样机，止动件固定连接在所述试验样机安装台上且位于试验样机靠近拉力机安装台的一侧以顶住试验样机。

一种电缆引入装置的夹紧试验方法，应用上述的一种电缆引入装置的夹紧试验装置，其具体包括以下步骤：

S1.试验芯棒安装：将试验样机安装到试验样机安装台上，并通过止动件和固定件进行固定，利用脚踏开关控制第一伺服电机将安装在拉力机安装台上的拉力机上升/下降到指定高度，使得安装在试验样机上的电缆引入装置的高度与拉力传感器的高度处于同一水平，横向推动拉力机以使得连接杆的轴线与电缆引入装置的轴线共线，将试验芯棒两端分别连接电缆引入装置和连接件，试验芯棒安装完成；

S2.设定控制系统并测量：

S21：在控制系统中设定固定拉力值后，首先通过拉力传感器进行拉力检测，当拉力传感器检测到的拉力值大于0，控制系统发出故障报警并所述控制系统控制第二伺服电机反转实施拉力卸载；

S22：当拉力传感器测得拉力值不大于0时，所述控制系统控制第二伺服电机正转实施拉力加载，对试验芯棒施加拉力，直到拉力传感器测得拉力值大于设定拉力值时，第二伺服电机停转，且控制系统中的计时器开始计时，将位移传感器的初始位移量调零并开始测量试验芯棒的位移；

S221.测量时间小于6h时，通过位移传感器测得位移量小于6mm，控制界面显示正常，测得位移量不小于6mm，控制系统报警并在控制界面显示产品不合格；

S222.测量时间小于6h时，通过循环测量，位移传感器测得位移量不小于10mm，因位移量超标，控制系统报警并控制第二伺服电机停转，以自动停机；

S223.测量时间达到6h时，试验自动停止，同时在控制系统中控制界面显示位移传感器测得的试验芯棒位移量以及测量时间。

进一步地，所述第二伺服电机提供0～2000N的恒定压力，所述拉力传感器测量范围为：0～1600N，所述位移传感器测量范围为：0～20mm；

所述控制系统设定的拉力值为0～1600N，且定时6h后自动卸载，自动采集拉力传感器测得的拉力值并保存，1次/min，自动采集位移传感器测得的位移量并保存，1次/min，且在拉力值低于/高于给定拉力值时，控制第二伺服电机加载/卸载拉力，使拉力维持在给定值。

本发明的有益效果在于：

一种电缆引入装置夹紧试验装置及方法，提出了一种完全符合GB/T 3836.1《爆炸性环境：设备通用要求》规定的电缆引入装置夹紧试验装置与方法，通过安装平台调节拉力机的纵向高度可实现对安装在试验样机整机上的电缆引入装置进行真实状态下的夹紧试验，通过控制系统对拉力机的控制配合拉力传感器对拉力值的测量，可实现拉力值的自动施加与保持、位移的自动测量与数据自动存储等功能，不需要加工特定工装，明显提高工作效率，同时确保测试数据的真实可靠；实现了对电缆引入装置夹紧试验的自动测量及试验参数的自动控制，且该试验装置为移动式设备，能避免试验场所限制甚至满足现场检验的需求。通过该试验装置，可以对隔爆型电气设备电缆引入装置的可靠性进行准确验证，为煤矿井下安全生产提供技术服务，对于隔爆型电气设备的装、生产具有指导意义。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例中一种电缆夹紧试验装置的系统示意图；

图2为实施例中一种电缆夹紧试验装置的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为控制系统的显示界面示意图。

附图标记：1-试验样机，2-电缆引入装置，20-止动件，21-固定件，3-试验芯棒，4-激光位移传感器，5-螺栓，6-连接件，7-拉力传感器，8-水平仪，9-控制系统，10-第一丝杆轴，11-拉力机，12-第一螺母，13-拉力机安装台，14-脚踏开关，15-试验样机安装台，16-脚轮，17-脚杯。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种电缆夹紧试验装置，包括试验样机1、拉力机11以及安装平台，所述安装平台包括试验样机安装台15和拉力机安装台13，所述试验样机1安装在试验样机安装台15上，所述试验样机安装台15的底部设有脚轮16，以便于移动所述试验样机1，电缆引入装置2连接在所述试验样机1上，并加紧试验芯棒3或电缆；在所述拉力机安装台13的底部设有脚杯17，以用于支撑拉力机安装台13，并且能够保证其处于水平位置。

所述拉力机11安装在所述拉力机安装台13上，其包括第二伺服电机、第二滚珠丝杠以及壳体，所述第二滚珠丝杠用于将第二伺服电机输出的旋转运动转换为水平运动，其包括第二丝杆轴和第二螺母，所述第二丝杆轴的一端与所述第二伺服电机的输出轴周向固定连接，另一端与壳体转动连接，所述第二螺母套设在第二丝杠轴上并螺纹连接，且在所述第二螺母的两侧设有与第二丝杠轴平行的第二导向杆，所述第二导向杆贯穿所述第二螺母的两侧并轴向滑动连接，其起到限制第二螺母转动和导向的作用，所述第二伺服电机通过驱动其输出轴正/反转以实现第二螺母的水平位移，即所述第二螺母为拉力机的输出端，优选地，所述第二伺服电机功率为200W。

所述拉力机11的输出端，即所述第二螺母上固定连接拉力传感器7的一端，所述拉力传感器7的另一端通过连接件6连接试验芯棒3或电缆；

所述试验样机安装台15上提供了试验样机1的紧固措施，包括用于防止试验样机1横向窜动的止动件20和在竖直方向上对试验样机进行锁止的固定件21，通过固定件20和止动件21实现试验样机1的紧固功能，其中固定件20卡设在所述试验样机上以卡紧试验样机1，止动件21固定连接在所述试验样机安装台15上且位于试验样机1靠近拉力机安装台13的一侧，以顶住试验样机1。

所述连接件6包括与拉力传感器7连接的连接杆、与连接杆远离拉力传感器7一端固定连接的第一U型扣、与试验芯棒3螺纹连接的螺栓5、与螺栓5螺纹连接的第二U型扣以及用于连接第一U型扣和第二U型扣的插销，所述第一U型扣和第二U型扣上均设有条形孔，且第一U型扣和第二U型扣的相匹配，以使得所述第二U型扣能够插入第一U型扣中，从而通过插销插入所述第一U型扣和第二U型扣上的条形孔，以实现第一U型扣和第二U型扣的连接，所述连接杆与所述拉力传感器7之间通过螺纹连接相连，所述拉力传感器7与所述拉力机11的输出端(第二螺母)通过焊接相连。

该电缆夹紧试验装置还包括水平仪8、激光位移传感器4以及控制系统9，所述水平仪8嵌套在所述连接件6中的连接杆上，用于检测钢绞绳6是否处于水平状态，进而检测试验芯棒3的受力是否呈水平状态，所述激光位移传感器4固定连接在所述拉力机安装台13上，并布置在拉力传感器7与水平仪8之间，用于检测所述连接杆的位移，进而检测试验芯棒3或电缆拉伸后的位移距离，所述拉力传感器7用于感应试验芯棒3或电缆的拉力。

所述拉力机11中的第二伺服电机、水平仪8、激光位移传感器4以及拉力传感器7均连接控制系统9，以接收所述水平仪8、激光位移传感器4以及拉力传感器7的信号和控制所述伺服电机12的输出，以使得该试验装置能够自动加载至指定力值，位移数据可直接存储，无需记录，试验不合格可自动停止，实现对夹紧试验相关参数的自动测量及控制，提升隔爆型电气设备电缆引入装置的检测检验技术水平。

所述拉力机安装平台14的底部安装有液压伸缩装置(如液压缸)或电控伸缩机构，并设有控制所述液压伸缩装置或电控伸缩机构的脚踏开关14，并通过所述脚踏开关14控制所述拉力机安装平台14的纵向高度，保证电机轴11与试验芯棒3或电缆的连线位于水平方向。

在另一实施例中，所述拉力机安装平台14上安装有第一滚珠丝杆，并在第一滚珠丝杆的两侧设有与第一滚珠丝杆平行的第一导向杆，且第一导向杆与拉力机安装平台14滑动连接，所述第一滚珠丝杆包括第一丝杆轴10和第一螺母12，所述第一螺母12固定连接在所述拉力机安装平台14上，所述第一丝杆轴10嵌套在所述第一螺母12内，且第一丝杆轴10的末端连接有第一伺服电机的输出轴，且所述第一伺服电机与所述脚踏开关14连接，以通过脚踏开关14的抬升和踩下控制第一伺服电机正转和反转，进而控制所述拉力机安装平台14的升降。

具体的，所述拉力机11安装在与所述拉力机安装台13横向滑动连接的底座上，所述底座与拉力机安装台13之间通过底座上的T型滑块与拉力机安装台13上的T型滑槽配合形成的滑动副连接，以实现横向滑动。

该电缆夹紧试验装置主要分测量控制、卸载以及急停3个模块，所述测量控制模块主要通过控制系统9对伺服电机12、拉力传感器10和激光位移传感器5的综合控制，实现对夹紧试验过程中关键参数的控制、位移量、试验周期以及拉力值的精确测量和控制；所述卸载模块通过卸载控制，即在试验结束后由控制系统9控制第二伺服电机反转直至拉力传感器所测拉力为0，此时伺服电机停转，即可实现卸载，可在试验结束后及时卸载，以避免电缆夹紧试验装置长时间负荷运作，影响其使用寿命；所述急停模块是为避免突发状况，需在电缆夹紧试验装置中设置应急保护，通过设置在控制系统的急停按钮实现，该急停按钮直接与第二伺服电机相连，按下急停按钮，第二伺服电机停转，整个试验装置就停机；所述拉力机安装台13由脚踏开关14实现控制其升降，在所述拉力机安装台13上横向推动拉力机调节拉力机水平位置，通过调节其高度以及横向位移，以实现不同高度、不同位置的试验样机引入装置的测量，所述拉力机安装台13的升降高度为600～1600mm、所述底座的T型滑块横向位移行程为0～345mm；

具体的，在上述电缆夹紧试验装置中：1.第二伺服电机可提供0～2000N的恒定压力；2.拉力传感器测量范围为：0～1600N；3.激光位移传感器测量范围为：0～20mm；4.控制系统可实现功能：a：加载，可调，0～1600N；b：定时6h，自动卸载；c：采集拉力传感器拉力值并保存，1次/min，且在拉力值低于/高于给定拉力值时，控制第二伺服电机加载/卸载，使拉力维持在给定值；d：采集激光位移传感器位移量并保存，1次/min；5.该试验装置中的被试样机安装台和拉力机安装台为分体式结构，且在被试样机安装台的底部设有脚轮，以便以移动试验样机，使得该试验装置为移动式，并且其重量＜50kg，十分便于移动。

请参阅图4，该电缆夹紧试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：

准备：试验前检查设备是否通电，信号传输接口、电源接口是否安装到位，控制系统9的显示界面是否正常。

操作：将试验样机1安装到试验样机安装台15上，并通过止动件20和固定件21进行压紧固定，利用脚踏开关14将安装在拉力机安装台13上的拉力机11上升到指定高度，使得安装在试验样机1上的电缆引入装置2与拉力传感器7高度处于同一水平；

横向推动拉力机11以调节拉力机11的横向位置，以保证连接件6中连接杆的轴线与和试验样机1中电缆引入装置2连接的试验芯棒3的轴线共线；(其中拉力机安装台13的上下移动通过脚踏开关14控制第一伺服电机实现，拉力机11的水平移动通过人工横向推动实现)将试验芯棒3两端分别安装到连接件6和试验样机中的电缆引入装置2中，试验芯棒3安装完成后，在控制系统9中设定固定拉力值(通常设为20倍试验芯棒直径)后，手动按控制系统9中控制界面上的“加载”键，首先通过拉力传感器进行拉力检测，进行当此时拉力传感器检测到的拉力值大于0，发出故障报警并自动卸载；因为，此时拉力传感器7测的拉力值应为初始拉力值(即拉力机未加载状态)，若此时所测初始拉力值大于0时，说明拉力机11上次试验后未进行卸载操作，会造成本次试验误差，因此试验装置会发出故障报警并自动卸载。

当测得拉力值不大于0时，第二伺服电机正转实现加载，通过第二滚珠丝杆将第二伺服电机输出的旋转运动转换为水平运动，进而通过第二滚珠丝杆、拉力传感器7以及连接件6对试验芯棒施加拉力，直到拉力传感器7测得拉力值大于设定拉力值时，伺服电机停转，且控制系统9中的计时器开始计时，将激光位移传感器4的初始位移量调零并开始测量：

1.测量时间小于6h时，通过激光位移传感器4测得位移量小于6mm，控制界面显示正常，测得位移量不小于6mm，控制系统9报警并在控制界面显示产品不合格；

2.测量时间小于6h时，通过循环测量，激光位移传感器4测得位移量不小于10mm，因位移量超标，控制系统9报警并自动停机；

3.测量时间达到6h时，试验自动停止，同时在控制系统9中控制界面显示激光位移传感器4测得位移量(mm)以及测量时间(h)。

结束：以上3种情况出现任意一种，即可完成电缆引入装置夹紧试验，结束测量。试验结束后，试验装置通过控制系统9自动完成卸载，以避免电缆夹紧试验装置长时间负荷运作，影响其使用寿命。并且为避免突发状况，在电缆引入装置夹紧试验装置中设置了应急保护，通过按下控制系统9中的急停按钮即可实现。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。