專利名稱：腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，屬于建筑工程荷載測量技術(shù) 領(lǐng)域。
技術(shù)背景在建筑安裝工程中使用的腳手架通常由大量鋼管零部件通過多種形式連接而成。 由于腳手架結(jié)構(gòu)龐大，受力狀態(tài)復(fù)雜，在施工中容易出現(xiàn)局部構(gòu)件超載破壞，特別是高層建 筑施工中使用的懸掛式腳手架的爬升桿，一旦斷裂將導(dǎo)致整體模架下墜，造成重大的安全 事故。資料顯示，在我國建筑施工系統(tǒng)每年發(fā)生的傷亡事故中，約有三分之一的傷亡事故 直接或間接地與腳手架架設(shè)工具及其使用的問題有關(guān)，因而應(yīng)建立切實(shí)可行的安全防護(hù)體 系，研發(fā)相應(yīng)的安全預(yù)警設(shè)備，以避免不必要的生命財(cái)產(chǎn)損失。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)中的缺陷，提供一種腳手 架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，避免在建筑安裝過程中安全隱患的發(fā)生。技術(shù)方案本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的采用如下技術(shù)方案—種腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，包括用于采集腳手架軸向荷載超限的預(yù)警信號的預(yù)警信號采集裝置；用于采用聲光方式報(bào)警的聲光報(bào)警裝置；用于顯示預(yù)警系統(tǒng)工作狀況的系統(tǒng)工作狀況顯示裝置；用于接收并處理預(yù)警信號采集裝置輸出的預(yù)警信號、并控制聲光報(bào)警裝置和控制 系統(tǒng)工作狀況顯示裝置的信號分析處理模塊；其中預(yù)警信號采集裝置的輸出端與信號分析處理模塊輸入端連接，信號分析處理 模塊的輸出端分別與聲光報(bào)警裝置的輸入端、系統(tǒng)工作狀況顯示裝置的輸入端連接。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警信號采集裝置包括齒桿應(yīng)變 放大裝置和應(yīng)變采集桿。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的齒桿應(yīng)變放大裝置包括測桿、齒 條、同軸齒輪、指針齒輪、指針、表盤、透明表殼和回復(fù)彈簧；所述測桿的底部與應(yīng)變采集桿 的頂部通過聯(lián)軸器相連，應(yīng)變采集桿的底部固定于腳手架扣件上，應(yīng)變采集桿的頂部可以 上下伸縮并帶動測桿上下移動，測桿上帶有齒條，齒條與同軸齒輪的小齒輪咬合，同軸齒輪 的大齒輪與轉(zhuǎn)動指針的指針齒輪咬合；齒桿應(yīng)變放大裝置的表面為帶有刻度的表盤，表盤 可以繞其中心轉(zhuǎn)動；測桿與齒桿應(yīng)變放大裝置的外殼通過回復(fù)彈簧連接。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的齒桿應(yīng)變放大裝置的透明表殼可 以繞其中心轉(zhuǎn)動，透明表殼上開有一個(gè)小孔，小孔內(nèi)固定設(shè)置有一個(gè)金屬觸點(diǎn)，所述金屬觸點(diǎn)不與表盤接觸，所述金屬觸點(diǎn)的末端通過一根導(dǎo)線與信號分析處理模塊相連，另一根導(dǎo)線的一端連接齒桿應(yīng)變放大裝置的指針、另一端連接信號分析處理模塊。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的聲光報(bào)警裝置采用聲光報(bào)警器。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)工作狀況顯示裝置采用兩種 顏色的led指示燈，兩種顏色分別為紅色、綠色。進(jìn)一步地，上述腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)的信號分析處理模塊采用繼電器作 為主要控制部分。有益效果1、可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)同軸齒輪的大、小齒輪以及指針齒輪、表盤的半徑，以獲 得所需精度，測量精度高。2、適用性強(qiáng)，可以根據(jù)不同腳手架的特點(diǎn)和使用需要，設(shè)定腳手架軸向荷載初始 值和預(yù)警值。3、預(yù)警及時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測腳手架的工作狀況，及時(shí)預(yù)警荷載超限狀況，保證腳手 架的使用安全，為施工現(xiàn)場的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉，通過腳手架扣件即可固定在腳手架上或從 腳手架上卸掉。通過旋轉(zhuǎn)齒桿應(yīng)變放大裝置的表盤和透明表殼即可實(shí)現(xiàn)初始值和預(yù)警值的 設(shè)定。

圖1本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及腳手架扣件截面示意圖。圖2本實(shí)用新型的齒桿應(yīng)變放大裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本實(shí)用新型的系統(tǒng)的框架示意圖。圖4本實(shí)用新型的電路原理圖。圖1中的標(biāo)號解釋1、腳手架，2、齒桿應(yīng)變放大裝置，3、應(yīng)變采集桿，4、金屬觸點(diǎn)， 5、腳手架扣件，6、信號分析處理模塊，7、系統(tǒng)工作狀況顯示裝置，8、聲光報(bào)警裝置。圖2中的標(biāo)號解釋2_1、測桿，2-2、齒條，2-3、同軸齒輪，2-4、指針齒輪，2-5、指 針，2-6、表盤，2-7、回復(fù)彈簧，2-8、透明表殼。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，本實(shí)用新型腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置在腳手架上的 預(yù)警信號采集裝置；設(shè)置在腳手架上的聲光報(bào)警裝置8 ；設(shè)置在腳手架上的系統(tǒng)工作狀況 顯示裝置7 ；—個(gè)用于接收并處理預(yù)警信號采集裝置齒桿應(yīng)變放大裝置2、應(yīng)變采集桿3 輸出的信號、控制聲光報(bào)警裝置8和控制系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7的信號分析處理模塊6。信號分析處理模塊6置于控制箱內(nèi)，系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7安裝在控制箱表面， 控制箱、聲光報(bào)警裝置8、預(yù)警信號采集裝置均通過腳手架扣件5固定在腳手架1上。如圖2所示，腳手架扣件5分別由兩個(gè)半圓形鋼槽組成，一側(cè)鉸接，將另一側(cè)分開 后，扣在需要預(yù)警的腳手架1上，再通過螺絲錨固，保證腳手架扣件5與腳手架1連接牢固。如圖3所示，預(yù)警系統(tǒng)包括預(yù)警信號采集裝置、聲光報(bào)警裝置、系統(tǒng)工作狀況顯示裝置、信號分析處理模塊；其中預(yù)警信號采集裝置的輸出端與信號分析處理模塊輸入端 連接，信號分析處理模塊的輸出端分別與聲光報(bào)警裝置的輸入端、系統(tǒng)工作狀況顯示裝置 的輸入端連接。 預(yù)警信號采集裝置由齒桿應(yīng)變放大裝置2和應(yīng)變采集桿3組成。齒桿應(yīng)變放大裝 置2通過腳手架扣件5固定在腳手架1上，其測桿的底部與應(yīng)變采集桿3的頂部通過聯(lián)軸 器相連，應(yīng)變采集桿3的底部固定在腳手架扣件5上，腳手架扣件5固定在腳手架1上。齒桿應(yīng)變放大裝置2包括測桿2-1、齒條2-2、同軸齒輪2_3、指針齒輪2_4、指針 2-5、表盤2-6、回復(fù)彈簧2-7和透明表殼2-8。測桿2_1與齒桿應(yīng)變放大裝置2的外殼通過 回復(fù)彈簧2-7連接，保證當(dāng)被測量腳手架1的軸向荷載減小時(shí)，測桿2-1能夠及時(shí)復(fù)位。測 桿2-1上帶有齒條2-2，齒條2-2與同軸齒輪2-3的小齒輪咬合，同軸齒輪2_3的大齒輪與 轉(zhuǎn)動指針2-5的指針齒輪2-4咬合。當(dāng)應(yīng)變采集桿3采集到被測量腳手架1的受力變化時(shí)， 其頂部將上下伸縮并帶動測桿2-1上下移動，同軸齒輪2-3也跟著一起轉(zhuǎn)動，然后通過指針 齒輪2-4帶動指針2-5偏轉(zhuǎn)。齒桿應(yīng)變放大裝置2的透明表殼2-8可以繞其中心轉(zhuǎn)動，透明表殼2-8上開有一 個(gè)小孔，金屬觸點(diǎn)4固定于小孔內(nèi)，但不與表盤2-6接觸，金屬觸點(diǎn)4通過一根導(dǎo)線與信號 分析處理模塊6相連。另有一根導(dǎo)線一端與齒桿應(yīng)變放大裝置2的指針2-5相連，另一端 與信號分析處理模塊6相連。在腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)啟動前，通過旋轉(zhuǎn)齒桿應(yīng)變 放大裝置2的表盤2-6，使表盤2-6的零刻度與指針2-5的投影重合，設(shè)定被測腳手架1的 荷載初始值。指針2-5的讀數(shù)對應(yīng)于兩個(gè)腳手架扣件5之間腳手架1的軸向變形增量。通 過旋轉(zhuǎn)齒桿應(yīng)變放大裝置2的透明表殼2-8，使金屬觸點(diǎn)4的投影位于所需設(shè)定的荷載預(yù)警 值對應(yīng)的刻度處。預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)后，被測腳手架1上荷載的變化將引起指針2-5 偏轉(zhuǎn)，當(dāng)荷載增量達(dá)到預(yù)警值時(shí)，指針2-5與金屬觸點(diǎn)4接觸，繼電器Kl常開點(diǎn)閉合，信號 分析處理模塊6啟動聲光報(bào)警裝置8進(jìn)行預(yù)警。將腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)安裝在腳手架1上，接通電源后，系統(tǒng)工作狀況 顯示裝置7顯示綠燈。信號分析處理模塊6接收預(yù)警信號采集裝置采集到的信號，通過處 理后，在系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7和聲光報(bào)警裝置8中輸出結(jié)果。當(dāng)腳手架1軸向荷載超 限時(shí)，系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7顯示紅燈，同時(shí)啟動聲光報(bào)警裝置8進(jìn)行預(yù)警。如圖4所示，本實(shí)施例的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)電路原理。閉合Si，接通電 源1，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7顯示綠燈；當(dāng)腳手架1所受荷載增 量達(dá)到預(yù)警值時(shí)，齒桿應(yīng)變放大裝置2的指針2-5與金屬觸點(diǎn)4接觸，開關(guān)S2閉合，使得繼
電器Kl常開點(diǎn)閉合，系統(tǒng)工作狀況顯示裝置7顯示紅燈，同時(shí)啟動聲光報(bào)警裝置8進(jìn)行預(yù)
m 目。本實(shí)施例的具體工作過程如下選用外徑為48mm、壁厚為3. 5mm的Q235無縫鋼管作為本實(shí)施例中腳手架1的 材料，其彈性模量為206GPa，容許應(yīng)力值為[ο] = 167MPa，齒桿應(yīng)變放大裝置2精度為 0. 001mm，指針2_5旋轉(zhuǎn)1圈對應(yīng)于兩個(gè)腳手架扣件5之間腳手架1的軸向變形增量為 0. 2mm。兩個(gè)腳手架扣件5的中心距為Ltl為150mm。取預(yù)警值為容許應(yīng)力值的70%，則腳手架1所用材料的預(yù)警應(yīng)變?yōu)閇 ε ] = [ σ ] /E = (167 X IO3 X 70 % ) / (206 X IO6) = 5. 6748 X 1(Γ4[0044]兩個(gè)腳手架扣件5之 間腳手架1的預(yù)警變形為[L] = [ ε ] XL。= 5. 6748X IO-4X 150 = 0. 085122mm[L] = 0. 085122mm < 0. 2mm,即當(dāng)腳手架受力達(dá)到預(yù)警狀態(tài)時(shí)，指針2-5旋轉(zhuǎn)的幅 度不會超過1圈，因此本實(shí)施例確定的兩個(gè)腳手架扣件5的中心距符合腳手架1的材料及 齒桿應(yīng)變放大裝置2的設(shè)計(jì)要求。旋轉(zhuǎn)齒桿應(yīng)變放大裝置2的表盤，將金屬觸點(diǎn)4置于荷 載預(yù)警值處。在某施工現(xiàn)場進(jìn)行了如下表所示的腳手架荷載預(yù)警試驗(yàn)
軸向荷載 軸向應(yīng)力 軸向應(yīng)變賣豸
腳手架編號，預(yù)警狀態(tài)
XlO3 N XlO6 N/w2 XlO"6mm
1177.6174.7848 0.127是
權(quán)利要求一種腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括用于采集腳手架軸向荷載超限的預(yù)警信號的預(yù)警信號采集裝置；用于采用聲光方式報(bào)警的聲光報(bào)警裝置；用于顯示預(yù)警系統(tǒng)工作狀況的系統(tǒng)工作狀況顯示裝置；用于接收并處理預(yù)警信號采集裝置輸出的預(yù)警信號、并控制聲光報(bào)警裝置和控制系統(tǒng)工作狀況顯示裝置的信號分析處理模塊；其中預(yù)警信號采集裝置的輸出端與信號分析處理模塊輸入端連接，信號分析處理模塊的輸出端分別與聲光報(bào)警裝置的輸入端以及系統(tǒng)工作狀況顯示裝置的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)警信號 采集裝置包括齒桿應(yīng)變放大裝置和應(yīng)變采集桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述齒桿應(yīng)變 放大裝置包括測桿、齒條、同軸齒輪、指針齒輪、指針、表盤、透明表殼和回復(fù)彈簧；所述測桿 的底部與應(yīng)變采集桿的頂部通過聯(lián)軸器相連，應(yīng)變采集桿的底部固定于腳手架扣件上，應(yīng) 變采集桿的頂部可以上下伸縮并帶動測桿上下移動，測桿上帶有齒條，齒條與同軸齒輪的 小齒輪咬合，同軸齒輪的大齒輪與轉(zhuǎn)動指針的指針齒輪咬合；齒桿應(yīng)變放大裝置的表面為 帶有刻度的表盤，表盤可以繞其中心轉(zhuǎn)動；測桿與齒桿應(yīng)變放大裝置的外殼通過回復(fù)彈簧 連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述齒桿應(yīng)變 放大裝置的透明表殼可以繞其中心轉(zhuǎn)動，透明表殼上開有一個(gè)小孔，小孔內(nèi)固定設(shè)置有一 個(gè)金屬觸點(diǎn)，所述金屬觸點(diǎn)不與表盤接觸，所述金屬觸點(diǎn)的末端通過一根導(dǎo)線與信號分析 處理模塊相連，另一根導(dǎo)線的一端連接齒桿應(yīng)變放大裝置的指針、另一端連接信號分析處 理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述聲光報(bào)警 裝置采用聲光報(bào)警器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)工作 狀況顯示裝置采用兩種顏色的led指示燈，兩種顏色分別為紅色、綠色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述信號分析 處理模塊采用繼電器作為主要控制部分。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種腳手架軸向荷載超限預(yù)警系統(tǒng)，屬于建筑工程荷載測量技術(shù)領(lǐng)域。預(yù)警系統(tǒng)包括設(shè)置在腳手架上的預(yù)警信號采集裝置、聲光報(bào)警裝置、系統(tǒng)工作狀況顯示裝置，還包括一個(gè)用于接收并處理預(yù)警信號采集裝置輸出的信號、控制聲光報(bào)警裝置和控制系統(tǒng)工作狀況顯示裝置的信號分析處理模塊。本實(shí)用新型測量精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用和維護(hù)方便、成本低廉，能實(shí)時(shí)監(jiān)測腳手架的工作狀況，及時(shí)有效地預(yù)警荷載超限，保證腳手架的使用安全，為施工現(xiàn)場的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。
文檔編號G08B21/18GK201738564SQ20102025670
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者廖迎娣, 李正, 管大為, 陳達(dá) 申請人:河海大學(xué);南京河?？萍加邢薰?br>