钢管脚手架扣件力学性能试验机

【摘要】钢管脚手架扣件力学性能试验机，是依据国家标准GB15831-2006《钢管脚手架扣件》中有关力学性能试验方法的要求设计的一种检测设备。该检测设备可检测直角扣件、旋转扣件、对接扣件及底座的抗滑、抗破坏、扭转刚度、抗拉及抗压的力学性能。设计中采用了高精度拉压传感器及高性能测力仪表组成的测力系统，具有拉压双向测量功能，测量精度高、速度快。该试验机技术先进，结构合理，测量快速准确，性能稳定可靠。

【关键词】钢管；脚手架；扣件

前言

钢管脚手架扣件的质量安全性能直接关系到工程施工人员的人身安全。长期以来，由于没有相应有效的质量检测设备，其安全隐患不能得到有效控制，全国多次发生由于钢管脚手架垮塌而造成的恶性伤亡事故，给国家和人民的生命财产造成重大损失。钢管脚手架扣件力学性能试验机正是为满足市场需要而研制开发的扣件力学性能专用检测设备，它的推广应用可有效防止因扣件质量不合格造成的恶性事件发生，必将给工程施工人员的人身安全带来安全保障，具有明显的社会效益和经济效益。

一、设备的工作原理及结构设计

该试验机主要由受力加载传动机构、测力显示控制系统、位移显示控制系统等部分组成。

该试验机的工作原理是通过变频器控制电机传动加载装置，将拉力及压力施加在被测扣件上，并传递给测力传感器，经测力显示器处理后实时显示被测扣件的受力值，得到检测数据。钢管脚手架扣件力学性能试验机采用蜗轮蜗杆、丝杠垂直拉压传动系统，变速、变向匀速稳定加载，并利用交流变频调速，可随意调整试验加载速度。试验机的测力系统由高精度拉压传感器及高性能测力仪表组成，可完成-4KN～+50KN双向测量拉压试验功能，既能保证测量零点的稳定，又保证双向测量精度的要求，结构简单，使用方便。其位移检测系统采用高精度容栅位移数显技术，具有远程显示控制液晶显示仪清零、锁定功能，可以与测力显示控制仪实现定点控制，能自动锁定试验过程中的任一点测量值，使检测快速、准确，使用更加方便。

加载传动装置包括变频电机30、减速带轮25、蜗杆23、蜗轮24及加力丝杠18。变频电机30的输出轴通过皮带29与减速带轮25相连接，蜗杆23安装在减速带轮25上，与其连动；蜗轮24与蜗杆23啮合传动。加力丝杠18上端与加载平台17相连接，支撑板21上设有丝杠定向座20，蜗轮24带动丝母22旋转从而带动加力丝杠18上下往复移动，加力丝杠18通过加载平台17对试件施力。

位移显示控制系统.：将量具12装夹在竖向钢管13上，再把百分表安装在量具12上，此时数显百分表10下触头应顶到量具16上。而数显百分表11触头应顶到量具12上，最后把量具16 装夹在横向钢管14上。升降丝杠4由升降丝杆定位座2、圆螺母固接在台板3上，升降丝杠4的一端与传感器5相连；传感器5与吊座6由连接，用销钉7将压梁8连接到吊座6上。

测力显示控制系统：试验机通过变频器控制电机传动加载头，将拉压力施加在被测扣件上并传递给测力传感器5，使其输出与拉压力成正比的毫伏电压信号，经测力显示器处理后实时显示被测扣件受力值，并按设定值控制加载系统及锁定电子数显百分表位移测量值。1、配电箱 2、丝杠定位座 3、台板4、升降丝杠 5、传感器 6、吊座7、销钉8、压梁9、立管夹具10、百分表（1）11、百分表（2）12、量具（1）13、竖向钢管 14、横向钢管15、扣件16、量具（2） 17、加载平台 18、加力丝杆19、法兰盘 20、丝杠定向座 21、支撑板 22、丝母 23、蜗杆 24、蜗轮 25、减速带轮 26、上行程开关 27、撞块 28、下行程开关 29、皮带 30、电机

二、操作过程

以直角扣件抗滑性能试验为例

1.将横向钢管、竖向钢管和扣件用40 N·m扭矩扳手固定住后装夹在立柱夹具上，用扳手将上、下夹具拧紧，将量具12装夹在竖向钢管13上，再把百分表装夹在量具12上调整好位置后拧紧，把量具15 装夹在横向钢管上。按[上升]、[下降]、[STOP]按钮，调整丝杠高低到适当位置时，把压梁7装在吊座5上，用销轴和开口销插紧。

2. 将拉/压选择开关旋至“压”位置。

3. 按测力显示器[开机/关机]键及液晶显示仪[OFF/ON]键开机。

4. 设置测力显示器的L=7000N，H=10000N。

5. 按式fH= VHf0V0（以下同）设置变频器加载运行频率fH=（17.5±2.5）Hz，相当于达到平均加载速度为VH=（300～400）N/S左右。

式中fh—设定加载运行频率（17.5±2.5）Hz

VH—中心加载速度（300+400）/2 N/S

f0—中心加载频率17.5Hz

V0—f0下的加载速度N/S

为在空载运行时节约时间，可按变频器的〔 〕、〔 〕键调节运行频率。

6. 加压试验测量位移1、2

在空载时按显示器的[置零]键，调节预加载运行频率f至（0.5～1.5）Hz，再按试验机的[上升]按钮，压头上升预加载，当显示器显示予加载值为970N时，立即按[STOP]按钮停机，使显示器显示预加载值为（1000±10）N时，立即同时按一下1、2/显示仪的[ZERO]键清零，然后按[/峰值]键，按[STOP]按钮复位，调节加载运行频率fH=（17.5±2.5）Hz，按[上升]按钮，压头上升加载。当显示器显示达到7000N时，自动锁定1显示仪显示，当显示器显示达到10000N时，自动锁定2/显示仪显示并自动停机，然后记录1及2/显示仪的锁定显示值。再按显示器的[/峰值]键，退出峰值运行，按[下降]按钮卸载至空载，按[STOP]按钮停机，再按1、2/的[M]键，解除锁定，返回测量状态。

三、结论

试验机结构合理，操作使用方便，功能齐全，检测速度快，精度高。各项技术指标完全符合国家标准“GB15831-2006钢管脚手架扣件”力学性能技术要求及试验方法的要求。能够检测国家标准要求的各种扣件，为保证和提高扣件的产品质量提供了专用的检测设备。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准GB/TGB15831-2006《钢管脚手架扣件》

[2] 中华人民共和国国家标准GB5226.1——2002/IEC60204-1：2000 机械安全 机械电气设备《第1部分：通用技术条件》

[3] 中华人民共和国国家标准GB/T2611——2007《试验机：通用技术要求》

[3]吴宗泽.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.1

[4]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006

[5]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，1999