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一種提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置的制作方法

文檔序號:12052799閱讀:197來源:國知局
一種提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置。



背景技術(shù):

提升鋼絲繩作為礦井提升中連接卷筒、天輪和罐籠的重要部件,所承受的載荷十分復(fù)雜。當(dāng)提升鋼絲繩繞過天輪時(shí),由于其螺旋線纏繞結(jié)構(gòu),受到非線性的張力和彎曲應(yīng)力的變化,嚴(yán)重影響到提升鋼絲繩的機(jī)械性能和使用壽命,特別是鋼絲之間潛在的不同的應(yīng)變引起的摩擦滑動和微磨損,極可能導(dǎo)致繩絲中的鋼絲應(yīng)力集中和由此引發(fā)的疲勞失效危險(xiǎn)。一旦工作中的鋼絲繩發(fā)生失效,將會導(dǎo)致重大的安全事故發(fā)生,造成嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。

目前對鋼絲繩的損傷機(jī)理還沒有成熟的理論,無法精準(zhǔn)預(yù)測鋼絲繩的使用壽命。因此準(zhǔn)確評估服役鋼絲繩的安全使用壽命是保證礦山提升裝備安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。而鋼絲繩繞過天輪時(shí)張力的變化是導(dǎo)致鋼絲繩壽命縮短的一個(gè)重要原因。在提升鋼絲繩繞過天輪這一過程中,鋼絲繩中各絲的張力差變化過大,導(dǎo)致其壽命大幅降低,到目前為止,還沒有完善的測試裝置和方法對鋼絲繩繩絲的張力進(jìn)行測試。因此,為準(zhǔn)確檢測彎曲鋼絲繩繩絲的張力,發(fā)明一種能夠測定鋼絲繩繩絲張力的裝置,對于評定鋼絲繩的使用壽命具有重要的意義。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的用于測定鋼絲繩各繩絲張力的測定裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所提供的提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置的技術(shù)方案是:一種提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置,包括支架,支架上設(shè)有立柱,立柱的支撐頂部設(shè)有用于供待測提升鋼絲繩繞經(jīng)的天輪,支架上設(shè)有用于與待測提升鋼絲繩第一端連接的定位座,支架上還設(shè)有用于與待測提升鋼絲繩的第二端施加牽引作用力的卷筒。

測定裝置包括第一牽引繩和第二牽引繩,第一牽引繩一端用于與待測提升鋼絲繩的第一端連接、另一端與所述定位座連接以實(shí)現(xiàn)定位座與待測提升鋼絲繩第一端的連接,第二牽引繩一端用于與待測提升鋼絲繩的第二端連接,另一端與卷筒連接以實(shí)現(xiàn)卷筒對待測提升鋼絲繩的第二端施加牽引作用力。

所述第一牽引繩和第二牽引繩的用于與待測提升鋼絲繩連接的相應(yīng)端分別通過拉力傳感器與所述待測提升鋼絲繩連接。

所述支架上設(shè)有供第一牽引繩繞經(jīng)換向的第一換向輪、供第二牽引繩繞經(jīng)換向的第二換向輪,天輪具有供繞經(jīng)的待測提升鋼絲繩引入、引出的兩引線側(cè),將天輪的兩引線側(cè)定義為左右兩側(cè),兩換向輪位于所述天輪下方且分置于天輪的左右兩側(cè)。

所述兩換向輪中的至少一個(gè)換向輪為可在水平面內(nèi)沿左右方向進(jìn)行移動調(diào)整的調(diào)節(jié)換向輪。

所述調(diào)節(jié)換向輪在其調(diào)節(jié)行程上具有位于所述天輪的相應(yīng)引線側(cè)正下方以使得從該引線側(cè)到調(diào)節(jié)換向輪之間的鋼絲繩段處于豎直狀態(tài)的垂直工位。

測定裝置還包括用于粘貼在提升鋼絲繩的不同繩絲上以測量相應(yīng)繩絲張力的光柵式光纖傳感器,光纖傳感器的輸出端連接有相應(yīng)處理模塊。

所述天輪軸上固設(shè)有沿天輪軸徑向延伸的懸臂壓板,所述立柱的支撐頂部上設(shè)有與所述懸臂壓板對應(yīng)的用于在天輪帶動懸臂壓板轉(zhuǎn)動時(shí)供懸臂壓板頂壓的懸臂梁壓力傳感器。

所述懸臂壓板上固設(shè)有壓板螺栓,壓板螺栓具有朝向所述懸臂梁壓力傳感器的頂壓端,所述懸臂壓板通過壓板螺栓頂壓在所述懸臂梁壓力傳感器的頂壓端上。

所述支架上設(shè)有減速器模塊,減速器模塊包括減速器,減速器的輸入端傳動連接有手輪、輸出端通過一對圓柱齒輪與所述卷筒傳動連接。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置中,利用測定裝置的卷筒、支架、天輪及定位座模擬提升鋼絲繩的實(shí)際使用工況,并配以相應(yīng)的光柵式光纖傳感器以對鋼絲繩彎曲段的各絲的相應(yīng)張力進(jìn)行測定,能夠快速、準(zhǔn)確地測量出鋼絲繩內(nèi)各絲在受彎和受拉工況下各絲張力變化量、總張力、提升鋼絲繩與天輪的摩擦力矩等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。根據(jù)測得的參數(shù)對提升鋼絲繩內(nèi)各絲以及提升鋼絲繩與天輪間的最佳配置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,以降低繩內(nèi)各絲張力差,提高提升鋼絲繩使用壽命,并利用該裝置對優(yōu)化分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對于評定鋼絲繩的使用壽命具有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為圖1中支架的底座的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3為圖1中減速器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4為圖1中卷筒模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖5為圖1中第一換向輪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6為圖1中鋼絲繩組及拉力傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖7為圖1中支架的立柱的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖8為圖1中天輪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖9為圖1中定位座模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖10為圖1所示測定裝置測定過程中所使用的光柵式光纖傳感器工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明所提供的提升鋼絲繩繩絲張力測定裝置的具體實(shí)施例,如圖1至圖10所示,本實(shí)施例中的測定裝置包括支架,支架上對應(yīng)設(shè)有減速器模塊2、卷筒模塊3、兩換向輪模塊、鋼絲繩組及傳感器模塊5、天輪模塊7及定位座模塊9。

支架包括底座1和通過螺栓固定安裝在底座1上的立柱6,天輪模塊7對應(yīng)固設(shè)在立柱6頂端。底座1包括底座腳板1-1、底座底板1-2、底座側(cè)板1-3、底座頂板1-4、軸承座立板1-5、軸承座支撐板1-6、減速器立板1-7、減速器支撐板1-8、底座立板1-9,立柱6安裝在底座頂板1-4上,減速器模塊固設(shè)在減速器支撐板1-8上,卷筒模塊支撐設(shè)置在減速器支撐板1-8和軸承座支撐板1-6上。

立柱6沿豎向延伸,立柱6包括立柱底板6-1 、立柱加強(qiáng)筋6-2、立柱方鋼6-3 、立柱橫向方鋼6-4 、立柱加強(qiáng)筋6-5、天輪支撐板6-6、及立柱縱向方鋼6-7。上述天輪模塊對應(yīng)固設(shè)在立柱的支撐頂部所設(shè)有的天輪支撐板6-6上,立柱底板6-1通過緊固螺栓與底座頂板1-4緊固裝配。

天輪模塊7包括懸臂梁壓力傳感器7-1、懸臂壓板7-2、壓板螺栓7-3、壓板螺釘7-4、天輪軸7-5、軸承座7-6、天輪7-7。天輪模塊通過軸承座7-6安裝在立柱6頂端的天輪支撐板6-6上,用于供待測提升鋼絲繩5-3繞經(jīng)的天輪7-7通過天輪軸7-6支撐裝配在相應(yīng)的軸承座7-6上。并且,天輪軸7-5上通過壓板螺釘7-4固設(shè)有懸臂壓板7-2,懸臂壓板7-2沿天輪軸徑向延伸并跟隨天輪軸及天輪一同轉(zhuǎn)動,在懸臂壓板7-2的遠(yuǎn)離天輪軸的一端設(shè)有壓板螺栓7-3,壓板螺栓7-3具有朝向懸臂梁壓力傳感器7-1的頂推部,懸臂壓板7-2通過壓板螺栓7-3頂壓在懸臂梁壓力傳感器7-1的頂壓端上,上述懸臂梁壓力傳感器7-1固設(shè)在天輪支撐板6-6上。

天輪具有供繞經(jīng)的待測提升鋼絲繩5-3引入、引出的兩引線側(cè),將天輪的兩引線側(cè)定義為左右兩側(cè),底座上固設(shè)有卷筒模塊3和定位座模塊9,卷筒模塊3和定位座模塊9分置于支架6的左右兩側(cè),如圖1所示,定位座模塊9位于右側(cè),卷筒模塊3位于左側(cè)。

定位座模塊9包括定位座9-1、固定銷軸立板9-2、固定銷軸9-3,定位座9-1固定在底座上,固定銷軸9-3用于連接鋼絲繩組中的第一牽引繩5-2,第一牽引繩5-2與固定銷軸連接,由于第一牽引繩5-2與待測提升鋼絲繩5-3的第一端連接,從而使得定位座9-1與待測提升鋼絲繩5-3的第一端連接。

卷筒模塊包括軸承座3-1、卷筒3-2、壓板3-3、壓板雙頭螺栓3-4、壓板螺母3-5及大齒輪3-6,軸承座3-1對應(yīng)的固定裝配在軸承座支撐板1-6和減速器支撐板1-8上,大齒輪3-6用于與減速器模塊2上的作為輸出端的小齒輪2-2嚙合傳動,大、小齒輪為嚙合傳動的一對開式齒輪,卷筒3-2用于纏繞鋼絲繩組中的第二牽引繩5-7,并且,第二牽引繩5-7的一端與待測提升鋼絲繩5-3的第二端連接,第二牽引繩5-7的另一端則通過壓板3-3固定在卷筒上。

卷筒模塊中的卷筒由減速器模塊2驅(qū)動,減速器模塊2主要包括手輪2-1、小齒輪2-2、減速器2-3,,減速器的輸入端與手輪2-1傳動連接、輸出端通過小齒輪2-2、大齒輪3-6與卷筒3-2傳動連接。

在通過手輪驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)動時(shí),卷筒通過第二牽引繩5-7向待測提升鋼絲繩5-3施加牽引作用力,以便對提升鋼絲繩的繩絲進(jìn)行張力測定。

第一牽引繩5-2和第二牽引繩5-7相應(yīng)端分別通過拉力傳感器與與待測提升鋼絲繩5-3連接。

本實(shí)施例中,在底座上于立柱的左右兩側(cè)布置有左換向輪模塊4和右換向輪模塊8,右換向輪模塊8包括供第一牽引繩5-2繞經(jīng)換向的第一換向輪,左換向輪模塊4則包括供第二牽引繩5-7繞經(jīng)換向的第二換向輪。

此處的左、右換向輪模塊的結(jié)構(gòu)相同,以左換向輪模塊為例介紹換向輪模塊的結(jié)構(gòu),左換向輪模塊包括滑輪底板4-1、滑輪軸承4-2、滑輪軸4-3、第二換向輪4-4、滑輪立板4-5、滑輪端蓋4-6、滑輪螺栓4-7,滑輪底板4-1固設(shè)在底座上,第二牽引繩繞經(jīng)第二換向輪4-4。

需要說明的是,此處左、右換向輪模塊均可在水平面內(nèi)沿左右方向進(jìn)行移動調(diào)整,左、右換向輪模塊上的換向輪均為調(diào)節(jié)換向輪,實(shí)際上,在左右方向上移動調(diào)整兩換向輪模塊的位置主要用于調(diào)整待測提升鋼絲繩5-3與天輪的兩引線側(cè)所形成的包角,以適應(yīng)不同的測試工況。

本實(shí)施例中,底座上對應(yīng)每個(gè)換向輪模塊均設(shè)有多個(gè)沿左右方向依次分布的固定安裝位置,相應(yīng)換向輪模塊通過安裝在不同固定安裝位置上以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)換向輪在左右方向上的移動調(diào)整。并且,調(diào)節(jié)換向輪在其調(diào)節(jié)行程上具有位于天輪7-7的相應(yīng)引線側(cè)正下方以使得從該引線側(cè)到調(diào)節(jié)換向輪之間的鋼絲繩段處于豎直狀態(tài)的垂直工位,如圖1中所示,此處的從該引線側(cè)到調(diào)節(jié)換向輪之間的鋼絲繩段實(shí)際上包括相應(yīng)的牽引繩的部分繩段和提升鋼絲繩的部分繩段。

本實(shí)施例中,鋼絲繩組及傳感器模塊5包括第一牽引繩5-2、拉力傳感器5-5、第二牽引繩5-7,此處的第一、第二牽引繩均為鋼絲繩,兩牽引繩分別通過拉力傳感器與待測提升鋼絲繩5-3的相應(yīng)端連接。實(shí)際上,待測提升鋼絲繩5-3的第一端通過第一牽引繩5-2與定位座連接,提升鋼絲繩5-3的第二端則通過第二牽引繩5-7與卷筒連接。

本實(shí)施例中,測定裝置還包括用于粘貼在提升鋼絲繩的不同繩絲上以測量相應(yīng)繩絲張力的光柵式光纖傳感器5-4,光柵式光纖傳感器5-4的輸出端連接有相應(yīng)處理模塊,此處的處理模塊包括光解調(diào)模塊10、ASE光源模塊11及主機(jī)箱12,主機(jī)箱12上連接有相應(yīng)的顯示器13,顯示器的顯示屏上顯示相應(yīng)測試軟件的測試界面,此處的ASE光源模塊11為放大自發(fā)輻射光源。

測定時(shí),轉(zhuǎn)動手輪2-1,經(jīng)過減速器2-3帶動小齒輪2-2嚙合大齒輪3-6,并帶動卷筒3-2回轉(zhuǎn),此時(shí)第二牽引繩5-7帶動待測提升鋼絲繩5-3和第一牽引繩5-2處于拉伸張緊狀態(tài),此時(shí)左側(cè)的拉力傳感器5-5上的數(shù)值就是鋼絲繩總張力。

如圖6所示,將光柵式光纖傳感器5-4對應(yīng)粘貼在待測提升鋼絲繩繞經(jīng)天輪的彎曲繩段的相應(yīng)繩絲上,測定提升鋼絲繩彎曲受載條件下不同區(qū)段的相應(yīng)繩絲張力。

本實(shí)施例中,天輪7-7通過天輪軸7-5被固定在軸承座7-6上,懸臂壓板7-2通過壓板螺釘7-4被固定在天輪軸7-5的一端。天輪轉(zhuǎn)動時(shí),懸臂壓板7-2通過壓板螺栓7-3壓在懸臂梁壓力傳感器7-1上,約束天輪7-7的轉(zhuǎn)動,此時(shí)懸臂梁壓力傳感器7-1上的數(shù)值乘以壓板螺釘7-4到壓板螺栓7-3的長度就是提升鋼絲繩5-3與天輪7-7之間的摩擦力矩。

測得一組數(shù)據(jù)后,將左換向輪模塊4和右換向輪模塊8分別向兩端移動,改變提升鋼絲繩與天輪的包角,便可再次測得數(shù)據(jù)。

在使用上述測定裝置測量待測提升鋼絲繩各繩絲張力時(shí),分別對下列參數(shù)進(jìn)行測定:

(1)鋼絲繩總張力和鋼絲繩與天輪的摩擦力、摩擦力矩的測定

轉(zhuǎn)動手輪2-1,經(jīng)過減速器2-3帶動小齒輪2-2嚙合大齒輪3-6,并帶動卷筒3-2回轉(zhuǎn),此時(shí)第二牽引繩5-7也帶動待測提升鋼絲繩5-3和第一牽引繩5-2拉伸張緊,由于懸臂壓板7-2通過壓板螺栓7-3壓在懸臂梁壓力傳感器7-1上,約束天輪7-7轉(zhuǎn)動,此時(shí)左側(cè)的拉力傳感器5-5上的數(shù)值就是鋼絲繩總張力,兩側(cè)的拉力傳感器之差是待測提升鋼絲繩與天輪的摩擦力。此時(shí)懸臂梁壓力傳感器7-1上的數(shù)值乘以壓板螺釘7-4到天輪回轉(zhuǎn)中心軸線的長度就是待測提升鋼絲繩與天輪7-7之間的摩擦力矩。

(2)鋼絲繩彎曲受載下繩內(nèi)各絲張力的測定

將光柵式光纖傳感器5-4貼在待測提升鋼絲繩5-3繞經(jīng)天輪7-7上的彎曲繩段的不同繩絲上,重復(fù)上述(1)中的步驟,在左側(cè)的拉力傳感器5-5顯示的數(shù)值達(dá)到設(shè)定總張力數(shù)值時(shí),讀出光柵式光纖傳感器5-4的數(shù)據(jù),改數(shù)據(jù)即為鋼絲繩各繩絲在彎曲受載狀態(tài)下的張力。

(3)鋼絲繩拉應(yīng)力下繩內(nèi)各絲張力的測定

將光柵式光纖傳感器5-4貼在待測提升鋼絲繩5-3的直線部分上,重復(fù)上述(1)中的步驟,在左側(cè)的拉力傳感器5-5顯示的數(shù)值達(dá)到設(shè)定總張力數(shù)值時(shí),讀出光柵式光纖傳感器5-4的數(shù)據(jù),改數(shù)據(jù)即為鋼絲繩各繩絲在拉伸受載狀態(tài)下的張力。

(4)改變鋼絲繩與天輪的包角,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)

將左滑輪模塊4和右滑輪模塊8分別向兩端移動,可改變鋼絲繩與天輪的包角,再次重復(fù)上述的(1)~(3)的步驟,測得相應(yīng)數(shù)據(jù)。

(5)改變待測的提升鋼絲繩的直徑d和天輪的直徑D,重復(fù)上述試驗(yàn),可測定出不同D/d工況下鋼絲繩的彎曲張力。

本實(shí)施例中,利用測定裝置中的卷筒、支架、天輪及定位座模擬提升鋼絲繩的實(shí)際使用工況,并配以相應(yīng)的光柵式光纖傳感器以對鋼絲繩的各繩絲的相應(yīng)張力進(jìn)行測定,能夠快速、準(zhǔn)確地測量出鋼絲繩在受彎和受拉工況下各繩絲張力變化量、總張力、提升鋼絲繩與天輪的摩擦力矩等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。根據(jù)測得的參數(shù)對提升鋼絲繩各繩絲以及提升鋼絲繩與天輪間的最佳配置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,以降低各繩絲張力差,提高提升鋼絲繩的使用壽命,并利用該裝置對優(yōu)化分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對于評定鋼絲繩的使用壽命具有重要的意義。

本實(shí)施例中,測定裝置直接配置有光柵式光纖傳感器。在其他實(shí)施例中,測定裝置也可不使用光柵式光纖傳感器,則由用戶采用其他類型傳感器來測量繩絲的張力。

本實(shí)施例中,底座上設(shè)有相應(yīng)的換向輪模塊。在其他實(shí)施例中,也可以不設(shè)置換向輪模塊,可通過直接移動卷筒及定位座的方式來調(diào)整提升鋼絲繩與天輪的包角。

本實(shí)施例中,兩換向輪模塊在左右方向上的移動調(diào)整實(shí)際上是一種有級調(diào)整,在其他實(shí)施例中,也可使兩換向輪模塊通過移動軌道與底座形成一種無級的連續(xù)調(diào)整,在相應(yīng)換向輪模塊調(diào)整到位時(shí),要將其與底座固定裝配在一起。

本實(shí)施例中,支架上設(shè)有懸臂梁壓力傳感器,以與天輪軸上設(shè)有的懸臂壓板配合,測量提升鋼絲繩與天輪之間的摩擦力矩,為提升鋼絲繩各繩絲張力測定提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持。在其他實(shí)施例中,也可采用其他測量方式來測量提升鋼絲繩與天輪之間的摩擦力矩。

本實(shí)施例中,減速器模塊的減速器的輸入端與手輪傳動連接,這樣方便進(jìn)行張力控制和張力調(diào)整。在其他實(shí)施例中,減速器的輸入端也可連接伺服電機(jī),由便于實(shí)現(xiàn)精確控制的伺服電機(jī)輸入驅(qū)動力矩。

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