本发明涉及一种校准装置，具体涉及一种张力计在线校准装置，属于冶金测量设备技术领域。
背景技术：
张力计用于测量带钢所受到的张力，安装在测张辊轴承座和机械框架之间，如图1所示。当带钢以一定的包角通过测张辊时，在带钢的张力作用下，张力计会得到张力信号。设测张辊自重ft，带钢所受张力t，并以前后包角α和β通过测张辊，则张力计所受到的垂直方向力fv＝ft tsinα tsinβ，所受到的水平方向力fh＝tcosα-tcosβ，通过垂直型或水平型张力计测得上述张力值后传送给自动化系统，用于带钢张力的闭环控制。在冷连轧生产中，如果带钢张力不合理，会造成带钢跑偏，甚至断带停机，导致板形、卷型类的诸多质量问题。因此，定期校准张力计、确保张力测量准确，对于保障冷轧产品质量和生产顺行具有重要意义。
将张力计下线校准的优点是张力传感器校准结果准确，但张力计是由包括张力传感器的多个机械、电气部件组成的测量系统，各部件的安装精度对张力计的测量结果有较大影响，所以在线校准更有意义；同时将张力计下线的拆、装工作量大，在线校准具有省时、省力的明显优势。张力计厂家推荐一种“吊砝码”在线校准方法：以钢丝绳沿带钢路径经过测张辊，并在一头吊重物，另一头吊砝码，当两头平衡时砝码的重量就是带钢张力。由于冷轧产线布置紧凑、缺少“吊砝码”的必要空间，所以这种方法很少被实施。有的厂家的张力传感器具有内部空间，可以在内部空间施加标准力进行校准，但对于张力传感器不具有内部空间的张力计，存在标准力着力点难寻的问题。
技术实现要素：
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种张力计在线校准装置，该方案便于在冷轧生产线上实施，提供一种张力计在线校准方法，指导所述张力计在线校准装置使用，解决现有技术中张力计在线校准困难的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种张力计在线校准装置，其特征在于，所述在线校准装置，包括环绕固定在测张辊外圆上的圆周尺，以及顶撑在测张辊和支撑点之间的施力和测力装置。
作为本发明的一种改进，所述圆周尺包括固定件、连接件、刻度尺和指针，所述固定件固连在圆周尺刻度尺的两端，用所述连接件连接圆周尺刻度尺两端的固定件，从而将圆周尺固定在测张辊外表面上；所述指针固连在施力和测力装置顶撑测张辊的一端，与圆周尺刻度尺处于同一平面并始终指向测张辊的轴心。
作为本发明的一种改进，所述施力和测力装置5包括：对称轴位于同一直线上，并以小间隙方式依次活络配合的第一定位套、施力模块、中间套、标准测力计和第二定位套，其中第一定位套与测张辊相接触的一端为轴对称的v形结构，另一端带有与施力模块相配合的凹陷，根据轴对称的v形与圆周相切的几何特性，施力和测力装置对称轴的延长线始终通过测张辊的轴心；施力模块可以在一定范围内涨长或缩短；中间套两端带凹陷，分别与施力模块和标准测力计相配合；第二定位套与第一定位套具有相同结构。
作为本发明的一种改进，所述第二定位套包括以螺纹或销方式连接的长度调节件和加长定位套，当在不同位置连接长度调节件和加长定位套时，第二定位套的总长度不同，因而方便调节施力和测力装置的总长，有利于施力和测力装置顶撑在测张辊和支撑点之间。
作为本发明的一种改进，所述施力和测力装置还包括组合支撑件，所述组合支撑件包括：组合支撑套、第一组合件和第二组合件，第一组合件和第二组合件通过螺纹或销方式连接成长度可调的组合体，在中间套和第一定位套和第二定位套上各有一个组合支撑套，所述组合支撑套中间开孔，上述组合体与孔小间隙配合贯穿在这三个孔中。当施力和测力装置的涨缩时，上述组合体可在孔中相应滑动，起到活络连接施力和测力装置各组件，防止散落的作用。
作为本发明的一种改进，所述固定件设置为螺母，所述连接件设置为螺丝。
一种张力计在线校准装置的校准方法，所述方法包括以下步骤：1)安装圆周尺，使圆周尺紧贴测张辊外圆，处于垂直于测张辊轴线的同一平面内；圆周尺零刻度线与安装平面内测张辊轴心的连线，对于水平型张力计为水平方向；对于垂直型张力计为垂直方向；
2)建立支撑点，校准水平型张力计，支撑点为测张辊一侧的一根辊子或固定物；校准垂直型张力计，选择测张辊两侧的各一根辊子或固定物，以连接索连接后构成柔性支撑点；
3)安装施力和测力装置。通过扩张施力模块将施力和测力装置顶撑在测张辊与支撑点之间，其中第一定位套的v形端顶住测张辊，第二定位套的v形端顶住支撑点；
4)确定标准力方向。根据指针指示读出标准力偏离圆周尺零位的距离l，则标准力的方向角θ满足：θ＝l/r；
5)确定标准力在测量方向上的分量。读出标准张力计示值为f，则被校准水平型张力计所受到的水平标准力为f·cosθ；考虑到施力和测力装置自重w的影响，被校准垂直型张力计所受到的由校准装置给出的标准力的垂直分量为(f·cosθ w·cosθ)；
6)计算校准偏差。将被校准张力计读数与标准力在测量方向上的分量相比较，得到校准偏差。读出被校准张力计示值f，对于水平型张力计，其校准偏差δ＝f-f·cosθ；对于垂直型张力计，其校准偏差δ＝f-(f·cosθ w·cosθ)。
相对于现有技术，本发明的优点如下：1)该技术方案采用将施力模块和标准测力计相组合，代替体积庞大的重物和砝码产生标准力的结构，易于在布置紧凑的冷轧生产线上实施；2)该方案与测张辊外圆接触的定位套采用轴对称的v形结构，使得安装在该v形定位套对称轴上的指针始终指向测张辊的轴心，有效限定了标准力的方向，以便准确算得标准力的水平或垂直分量；3)该方案的张力计在线校准方法，选择冷轧生产线上常见的辊子作为支撑点，或者选择钢丝绳连接固定物组成柔性支撑点，解决了标准力难寻着力点的难题。
附图说明
图1为张力计测量原理示意图；
图2为水平型张力计校准示意图；
图3为垂直型张力计校准示意图；
图中：1带钢，2张力计，3测张辊，4圆周尺，41螺母，42螺丝，43刻度尺，44指针，5施力和测力装置，51第一定位套，52施力模块，53中间套，54标准测力计，55第二定位套，551加长螺杆，552加长定位套，56组合支撑件，561组合支撑套，562第一组合件，563第二组合件，564螺母，6支撑点，61固定物，62连接索。
具体实施方式
为了加强对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的说明和介绍。
实施例1：参见图1、图2，一种张力计在线校准装置，用于在线校准0.5级准确度的冷轧产线张力计，如图2所示，包括：圆周尺4和施力和测力装置5。
其中圆周尺4包括螺母41、螺丝42、刻度尺43、指针44，制作方法为：在钢卷尺上截取长度略小于测张辊周长的一段并重标长度刻度线后作为43刻度尺。在偏离这段钢卷尺中部的适当位置标零刻度线，并从该零刻度线出发向两侧标出圆周尺的长度刻度线。将两个同样的螺母41焊接在这段钢卷尺的两端，选配合适的螺丝42连接这两个螺母，使圆周尺能够在以任意转角环绕在测张辊表面，且位于某个垂直于测张辊轴线的平面内。指针44固定安装在第一定位套51的v形对称轴上靠近测张辊处。
施力和测力装置5包括：第一定位套51、施力模块52、中间套53、标准测力计54、第二定位套55和组合支撑件56，制作方法为：第一定位套51和第二定位套55的一端为张角120°中间对称的“v”字形，另一端为圆柱孔，施力模块52选用油压千斤顶；中间套53两侧均为圆柱孔；标准测力计54选用准确度等级为0.1级的电阻应变片式压力传感器。油压千斤顶两端分别与第一定位套51的圆柱孔及中间套53一侧的圆柱孔小间隙活动配合，油压千斤顶伸缩头处的孔深小于伸缩头的长度；压力传感器两端分别与中间套53的另一个圆柱孔及第二定位套55上的圆柱孔小间隙活动配合，压力传感器压头处的孔深小于压头长度；第二定位套55包括：延长螺杆551和延长定位套552，延长螺杆551的一端为圆柱孔，另一端为外螺纹，与延长定位套552带内螺纹的一端相配合，延长定位套552不带螺纹的一端为张角120°中间对称的“v”字形。组合支撑件56包括：组合支撑套561、第一组合件562、第二组合件563和螺母564。在第一定位套51、中间套53和第二定位套55上各有一个带圆柱孔的组合支撑套561，两个圆柱形第一组合件562和一个圆柱形563第二组合件以螺纹连接方式构成长度可调的组合体，并贯穿在上述三个561组合支撑套的圆柱孔中，圆柱形第一组合件562未与第二组合件563连接的一端有外螺纹，螺母564与之相连以防止上述组合体从组合支撑套561中脱落。
由于张力计固定安装在测张辊与固定框架之间，当对测张辊加一方向和大小已知的标准力时，张力计也同时受到该标准力的作用。将张力计读数与该标准力在校准方向上的分量相比较，即得到张力计的校准偏差。
实施例2，水平型张力计在线校准方法。如图2所示，具体包括以下步骤：1)将圆周尺固定在测张辊外表面某个垂直于测张辊轴线的平面上，使圆周尺零刻度与该平面上轴心的连线处于水平方向；2)6支撑点选用测张辊旁边的一根辊子。将施力和测力装置顶撑在测张辊与支撑点之间，其中第一定位套的v形端顶住测张辊，第二定位套的v形端顶住支撑点；3)根据第一定位套上的指针位置读出标准力偏离圆周尺零位的距离l，标准力的方向角θ满足：θ＝l/r；4)读出标准张力计示值f，则被校准张力计所受到的水平标准力为f·cosθ；5)读出被校准张力计示值f，则其示值误差δ＝f-f·cosθ。6)分别施加不同大小的标准力，重复步骤4)和5)完成对各测量点的校准。
实施例3，垂直型张力计在线校准方法。如图3所示，具体包括以下步骤：1)将圆周尺固定在测张辊外圆上的某个垂直于测张辊轴线的平面上，使圆周尺零刻度与该平面上轴心的连线位于垂直方向；2)称量得到施力和测力装置的重量w；3)在3测张辊的两侧选择适当的61固定物，用钢丝绳环绕两固定物后得到柔性的6支撑点；4)将施力和测力装置顶撑在测张辊与柔性支撑点之间，其中第一定位套的v形端顶住3测张辊，第二定位套的v形端顶住柔性6支撑点；5)根据51第一定位套上的指针位置读出偏离圆周尺零位的距离l，标准力的方向角θ满足：θ＝l/r；6)读出标准张力计示值为f，则被校准张力计所受到的垂直标准力为f·cosθ；7)计算由于施力和测力装置自重所产生的附加皮重为w·cosθ；8)若被校准张力计读数为f，则其示值误差δ＝f-(f·cosθ w·cosθ)。9)通过施力模块施加不同大小的标准力，重复步骤6)和8)完成对各测量点的校准。
该方案的张力计在线校准装置采用紧凑结构，适合布置紧凑的冷轧生产线使用。本技术的张力计在线校准方法，指导本技术的张力计在线校准装置现场使用，通过巧妙选择支撑点解决了标准力着力点难寻的难题。最终，该方案成功解决了张力计在线校准困难的技术问题。
需要说明的是上述实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明权利要求的保护范围。
1.一种张力计在线校准装置，其特征在于，所述在线校准装置，包括环绕固定在测张辊外圆上的圆周尺，以及顶撑在测张辊和支撑点之间的施力和测力装置。
2.根据权利要求1所述的张力计在线校准装置，其特征在于，所述圆周尺包括固定件、连接件、刻度尺和指针，所述固定件固连在圆周尺刻度尺的两端，用所述连接件连接圆周尺刻度尺两端的固定件，从而将圆周尺固定在测张辊外表面上；所述指针固连在施力和测力装置顶撑测张辊的一端，与圆周尺刻度尺处于同一平面并始终指向测张辊的轴心。
3.根据权利要求2所述的张力计在线校准装置，其特征在于，所述施力和测力装置5包括：第一定位套、施力模块、中间套、标准测力计和第二定位套，其中第一定位套与测张辊相接触的一端为轴对称的v形结构，另一端带有与施力模块相配合的凹陷；施力模块在一定范围内涨长或缩短；中间套两端带凹陷，分别与施力模块和标准测力计相配合。
4.根据权利要求2或3所述的张力计在线校准装置，其特征在于，所述第二定位套包括以螺纹或销方式连接的长度调节件和加长定位套。
5.根据权利要求2或3所述的张力计在线校准装置，其特征在于，所述施力和测力装置还包括组合支撑件，所述组合支撑件包括：组合支撑套、第一组合件和第二组合件，第一组合件和第二组合件通过螺纹或销方式连接成长度可调的组合体，在中间套和第一定位套和第二定位套上各有一个组合支撑套，所述组合支撑套中间开孔，上述组合体与孔小间隙配合贯穿在这三个孔中。
6.根据权利要求2或3所述的张力计在线校准装置，其特征在于，所述固定件设置为螺母，所述连接件设置为螺丝。
7.权利要求1-6所述张力计在线校准装置的校准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)安装圆周尺，使圆周尺紧贴测张辊外圆，处于垂直于测张辊轴线的同一平面内；圆周尺零刻度线与安装平面内测张辊轴心的连线，对于水平型张力计为水平方向；对于垂直型张力计为垂直方向；
2)建立支撑点，校准水平型张力计，支撑点为测张辊一侧的一根辊子或固定物；校准垂直型张力计，选择测张辊两侧的各一根辊子或固定物，以连接索连接后构成柔性支撑点；
3)安装施力和测力装置，通过扩张施力模块将施力和测力装置顶撑在测张辊与支撑点之间，其中第一定位套的v形端顶住测张辊，第二定位套的v形端顶住支撑点；
4)确定标准力方向，根据指针指示读出标准力偏离圆周尺零位的距离l，则标准力的方向角θ满足：θ＝l/r；
5)确定标准力在测量方向上的分量，读出标准张力计示值为f，则被校准水平型张力计所受到的水平标准力为f·cosθ；考虑到施力和测力装置自重w的影响，被校准垂直型张力计所受到的由校准装置给出的标准力的垂直分量为(f·cosθ w·cosθ)；
6)计算校准偏差，将被校准张力计读数与标准力在测量方向上的分量相比较，得到校准偏差。读出被校准张力计示值f，对于水平型张力计，其校准偏差δ＝f-f·cosθ；对于垂直型张力计，其校准偏差δ＝f-(f·cosθ w·cosθ)。
技术总结