一种电缆测力夹具

技术领域

本发明涉及电缆力学检测领域，具体涉及一种电缆测力夹具。

背景技术

电缆夹具是固定电缆的重要装置，夹具通过对电缆施加预紧力实现固定，固定方式分为挠性固定和刚性固定。电缆受温度影响会发生热胀冷缩，当温度升高时，电缆内部各层受热膨胀，电缆直径增大，挤压电缆夹具。当夏季温度较高时，电缆在高温环境下膨胀明显，加上居民用电负荷增加，电缆输送容量加大，在电缆焦耳热、电缆绝缘介质损耗以及电缆金属层涡流损耗等电磁损耗作用下，电缆产生更多的热量，电缆进一步膨胀，膨胀作用会对夹具产生向外的径向作用力，进而导致夹具发生塑性破坏，威胁电力安全。在电缆温度降低时，电缆发生收缩，电缆直径变小，对于电缆安装环境温度较高的情况，当温度降低时，有可能出现电缆直径小于夹具内圈直径的情况，产生电缆松脱问题。

对于电缆转换通道敷设形式的位置，如由排管进入工作井处，电缆周围环境参数发生变化，由散热性能较差的排管段进入散热相对较好的工作井，电缆环境热力学性能不一致，会存在两段电缆温升不一致的情况，进而打破电缆轴向力一样的平衡，导致位于此处的夹具承受轴向拉力作用，然而夹具承受轴向作用力的能力并不强，当拉力超限的时候容易造成夹具破坏受损的问题。现有技术中的电缆测力夹具未能同时考虑到周围环境参数改变对电缆轴向拉力和径向膨胀作用力造成的影响，因此造成测量结果不够精确，影响工程使用。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决电缆力学测量精度不高的技术问题。

一种电缆测力夹具包括：具有半圆环形支撑件(2)的底座(1)、左活动抱臂(3)、右活动抱臂(4)以及压力传感器；

所述左活动抱臂(3)的底端和右活动抱臂(4)的底端均与所述半圆环形支撑件(2)活动连接，所述左活动抱臂(3)的顶端和所述右活动抱臂(4)的顶端均设有用于固定左活动抱臂(3)和右活动抱臂(4)的连接耳，所述压力传感器通过所述固定件固定在所述连接耳上或通过环形抱块置于所述半圆环形支撑件(2)、左活动抱臂(3)和右活动抱臂(4)形成的环形腔内。

进一步的，所述固定件包括紧固螺栓(7)，螺栓拧螺帽侧套接压力传感器。

进一步的，所述压力传感器为量程0～10kN的环形压力传感器(8)。

进一步的，所述抱块包括与所述支撑件(2)、左活动抱臂(3)和右活动抱臂(4)对应的下抱块(2’)、左抱块(3’)和右抱块(4’)，所述下抱块(2’)、左抱块(3’)和右抱块(4’)分别置于所述支撑件(2)、左活动抱臂(3)和右活动抱臂(4)内侧的滑槽内，压电测力传感器(8’)分别设于下抱块(2’)、左抱块(3’)和右抱块(4’)与滑槽向两端的空隙中。

进一步的，所述下抱块(2’)、左抱块(3’)和右抱块(4’)的内侧设有橡胶层(10)，所述滑槽内侧为光滑面。

进一步的，所述压力传感器的数目至少为4，且对称部署在所述下抱块(2’)、左抱块(3’)和右抱块(4’)构成的圆环结构上。

进一步的，所述压电测力传感器(8’)量程为0～1000N。

进一步的，所述压力传感器通过变送器连接数据无线发送模块，将信号源发送至数据无线接收模块，所述数据无线接收模块连接数据管理中心。

进一步的，所述底座(1)设有与电缆支架连接的通孔(6)。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

(1)本发明提供的电缆测力夹具包括半圆环形支撑件的底座、左活动抱臂、右活动抱臂以及压力传感器；左活动抱臂的底端和右活动抱臂的底端均与半圆环形支撑件活动连接，左活动抱臂的顶端和右活动抱臂的顶端均设有用于固定左活动抱臂和右活动抱臂的连接耳，压力传感器通过固定件固定在连接耳上或通过环形抱块置于半圆环形支撑件、左活动抱臂和右活动抱臂形成的环形腔内，该技术方案不仅可以有效测得电缆的轴向拉力，也可以测电缆的径向膨胀作用力，且测量结果精确，适于工程使用。

(2)本发明提供的电缆径向力测量夹具有效解决了由于电缆热膨胀受夹具限制，材料向夹具包覆范围以外的地方膨胀，夹具长度较短造成的所测膨胀力相对于实际膨胀力值较小的问题，该技术方案简单可靠，精确度高，有实际工程意义。

(3)本发明提供的电缆轴向力测量夹具可实现电缆带动抱块在抱臂上滑动，通过电缆轴向力测量夹具前后侧各内置的至少4个小型压力传感器，分别测得电缆前进和后退轴向力值，该方法大大提高了测量电缆轴向作用力的精度。

附图说明

图1本发明提供的电缆径向力测量夹具正视图；

图2本发明提供的电缆径向力测量夹具打开状态的示意图；

图3本发明提供的电缆径向力测量夹具左视图；

图4本发明提供的电缆径向力测量夹具俯视图；

图5本发明提供的电缆轴向力测量夹具正视图；

图6本发明提供的电缆轴向力测量夹具内部结构图；

图7本发明提供的电缆轴向力测量夹具抱块示意图；

图8本发明提供的电缆受向左轴向力示意图；

图9本发明提供的电缆力值测量与传输模块图；

1底座；2支撑件；2’下抱块；3左活动抱臂；3’左抱块；4右活动抱臂；4’右抱块；5旋转销；6通孔；7紧固螺栓；8环形传感器；8’压电测力传感器；9抱臂螺栓孔；10橡胶层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，电缆径向膨胀力测量夹具包括：具有半圆环形支撑件2的底座1、左活动抱臂3、右活动抱臂4以及压力传感器；左活动抱臂3的底端和右活动抱臂4的底端均与半圆环形支撑件2活动连接，左活动抱臂3的顶端和右活动抱臂4的顶端均设有用于固定左活动抱臂3和右活动抱臂4的连接耳，压力传感器通过固定件固定在连接耳上或通过环形抱块置于半圆环形支撑件2、左活动抱臂3和右活动抱臂4形成的环形腔内。活动抱臂通过旋转销5分别连接在支撑件2的两端，活动抱臂间设有紧固件，紧固件优选为配合的紧固螺栓7和螺帽，螺帽侧套接环形压力传感器8。夹具底座1预留通孔6，采用螺栓连接方式与电缆支架连接固定，支撑件2通过旋转销5与活动抱臂相连，左右两个抱臂合拢可以环抱电缆，抱臂上方留有抱臂螺栓孔9，可以安装紧固螺栓7，通过螺栓施加预紧力固定。环形压力传感器8采用ARIZON1199型号传感器，量程为0～10kN。当电缆受热膨胀时，夹具受到垂直于径向往外的推力，两个活动抱臂向外张开，挤压环形力传感器8，通过监测环形力传感器测得力值大小可以判断电缆膨胀情况。如图2所示，电缆膨胀力测量夹具在打开状态下可以方便地安装电缆。如图3-4所示，夹具底座1上预留与电缆支架连接的通孔6，活动抱臂上预留用于连接螺栓固定环形力传感器8的抱臂螺栓孔9。如图9所示，传感器测得膨胀力或轴向力后将电信号传送至变送器转换为力值，经由数据无线发送模块发送出去，一般可以采用传输距离较远带宽较低的GSM网络传送至数据无线发送模块，解析后上传至数据管理中心，得到电缆受到的径向膨胀力数据。

实施例2

在本发明实施例1的基础上，本实施例提供一种测量电缆轴向力的夹具，电缆环抱部分厚度加大。如图5-7所示，该夹具包括与支撑件2、左活动抱臂3和右活动抱臂4对应的下抱块2’、左抱块3’和右抱块4’，下抱块2’、左抱块3’和右抱块4’分别置于支撑件2、左活动抱臂3和右活动抱臂4内侧的滑槽内，压电测力传感器8’分别设于下抱块2’、左抱块3’和右抱块4’与滑槽向两端的空隙中。下抱块2’、左抱块3’和右抱块4’的内侧设有橡胶层10，滑槽内侧为光滑面。压电测力传感器8’的数目优选为4，对称部署在下抱块2’、左抱块3’和右抱块4’构成的圆环结构上，具体为左抱块3’和右抱块4’的中部各设置一个，在下抱块2’上等间距设置两个。此设计可实现电缆带动抱块在抱臂内侧滑动。夹具底座预留通孔6，采用螺栓连接方式与电缆支架连接固定。压力传感器8’优选为ARIZON1031型号超小型压力传感器，量程为0～1000N。抱块用于扣住电缆，抱块内侧采用橡胶层10增加对电缆的环抱摩擦力，抱块外侧为光滑面，可以在夹具中轴向滑动，抱块上沿电缆轴向前后面上各有四个安装压力传感器的底座，传感器通过卡扣固定在滑块上。安装四个压力传感器的原因在于市面上常用环形压力传感器内径较小，中间孔洞无法容纳电缆，适合容纳的需要很高的造价，不适合批量化应用，而采用小直径压力传感器固定在抱块上的形式可以经济又方便地实现轴向力测取。如图8所示，当电缆受到向左的轴向拉力时，抱块包覆电缆整体往左位移，对左侧的压电测力传感器8’施加压力，测得左侧四个传感器力值分别为F1，F2，F3，F4，电缆受到的轴向力为四个压力传感器的测得值总和。

如图9所示，传感器测得膨胀力或轴向力后将其转化为电信号，再将电信号传送至变送器转换为信号源，经由数据无线发送模块发送，一般可以采用传输距离较远带宽较低的GSM网络传送至数据无线发送模块，再由数据无线接收模块解析后上传至数据管理中心解析后上传至数据管理中心。

电缆径向膨胀力和电缆轴向力测量夹具都具有底座1、支撑件2、左活动抱臂3、右活动抱臂4、紧固螺栓、紧固螺帽，测力采集装置、无线传输装置以及数据管理中心，不同的是电缆膨胀力测量夹具在紧固螺栓上加装了环形压力传感器8，而电缆轴向力测量夹具在中空的夹具腔内加装了滑动抱块以抱住电缆，并在滑动抱块两侧面上均安装了4个压电测力传感器8’。

实施例3

在封闭式电缆沟、排管、拉管等散热性能相对较差的敷设中，电缆通电后热量积聚，电缆本体受热膨胀，有必要在温度较高的位置安装电缆膨胀力测量夹具，当膨胀力较大的时候予以报警。对于用电负荷较高的情形，电缆输送容量大，电缆发热量大，导致其热膨胀力较大，有必要加装电缆膨胀力测量夹具，

水平敷设的电缆夹具一般不承受轴向力作用，但对于由排管到工作井、隧道转顶管、隧道转拉管等多种变换敷设工况的情况，电缆在两种环境下散热性能不同，可导致电缆热胀冷缩值不一致，进而电缆对夹具产生轴向作用力。同时电缆承受的外力作用也会产生轴向力作用，可以采用电缆轴向力测量夹具测取该轴向力大小。通过加装电缆轴向力测量夹具，测取电缆的轴向作用力，并回传至数据管理中心，当超过一定阈值时予以报警提示。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。