專利名稱：鋼絲繩與滑輪疲勞試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于測(cè)試起重機(jī)械關(guān)鍵零部件的試驗(yàn)設(shè)備，特別是鋼絲繩與滑輪的試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋼絲繩與滑輪是起重機(jī)不可缺少的關(guān)鍵零部件，它們用量大、易損耗，其性能好壞及選配合理性直接關(guān)系到起重機(jī)的安全性、可靠性、可維修性和設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)成本。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工礦、交通企業(yè)對(duì)起重機(jī)機(jī)械的需求也不斷擴(kuò)大，起重機(jī)產(chǎn)品也日趨高速化和大型化。但與此同時(shí)，在鋼絲繩、滑輪的品種、規(guī)格不斷更新的情況下，因鋼絲繩強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)型式、滑輪材質(zhì)和硬度選擇不當(dāng)所暴露出來(lái)的問(wèn)題日益凸現(xiàn)，致使在選型設(shè)計(jì)、繩輪匹配方面仍存在一定的盲目性。在生產(chǎn)實(shí)際中，一方面因起重機(jī)鋼絲繩卷繞系統(tǒng)故障而引起的安全、機(jī)損事故和索賠事件時(shí)有發(fā)生，另一方面因技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的不合理又形成了不同程度的過(guò)度維修。這兩者均會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)業(yè)主的重大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也制約了起重機(jī)技術(shù)性能的進(jìn)一步提高。
根據(jù)對(duì)國(guó)際專利的檢索，對(duì)于鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)有關(guān)的專利文獻(xiàn)主要集中在日本、德國(guó)等國(guó)家，這些國(guó)家的鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)相關(guān)專利主要是圍繞鋼絲繩拉伸或單繩段彎曲疲勞進(jìn)行的，例如日本專利09-061327、08-136425、54-155881等。目前國(guó)際上著名的鋼絲繩研究機(jī)構(gòu)諸如德國(guó)斯圖加特鋼絲繩研究所，烏克蘭德涅茨基科學(xué)技術(shù)研究所，日本東京制繩株式會(huì)社土浦研究所，以及國(guó)內(nèi)鄭州金屬制品研究所、北京起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械研究所等擁有的鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)，幾乎都是采用曲柄連桿驅(qū)動(dòng)的短行程、單組單弧段的試驗(yàn)機(jī)構(gòu)(如圖6、圖7所示)，加載方式通常采用重力或液壓(恒載)兩種方式。上述試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但進(jìn)行鋼絲繩彎曲疲勞試驗(yàn)的效率低，耗時(shí)長(zhǎng)，且與起重機(jī)運(yùn)行時(shí)鋼絲繩、滑輪的實(shí)際工況差別很大，因而其試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用有較大的局限性，也難以滿足當(dāng)前起重機(jī)技術(shù)發(fā)展迫切需要，對(duì)于開(kāi)展鋼絲繩疲勞性能對(duì)比試驗(yàn)研究和鋼絲繩、滑輪失效的機(jī)理、壽命估計(jì)等理論研究尚存在一定局限，僅只能作為鋼絲繩廠進(jìn)行鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的一種手段。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋼絲繩與滑輪疲勞試驗(yàn)裝置，它試驗(yàn)效率高，耗時(shí)短，可模擬起重機(jī)運(yùn)行時(shí)鋼絲繩、滑輪的實(shí)際工況，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可用于鋼絲繩疲勞性能對(duì)比試驗(yàn)研究和鋼絲繩、滑輪失效的機(jī)理、壽命估計(jì)等理論研究。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它包括卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于放置滑輪的支架、鋼絲繩張緊裝置、鋼絲繩測(cè)力滑輪、設(shè)置在支架上的滑輪；鋼絲繩張緊裝置上設(shè)有張緊導(dǎo)向滑輪；支架放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置工作時(shí)，先將被測(cè)鋼絲繩以雙支收放驅(qū)動(dòng)方式繞過(guò)卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的卷筒、支架上滑輪、張緊裝置、測(cè)力滑輪，即可開(kāi)始試驗(yàn)。支架上的滑輪也可為被測(cè)滑輪。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置鋼絲繩驅(qū)動(dòng)方式采用雙支收放驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)；在傳統(tǒng)鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)中，鋼絲繩反復(fù)彎曲過(guò)程僅由滑輪的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種運(yùn)動(dòng)方式引起的鋼絲繩疲勞與鋼絲繩在起重機(jī)上的使用工況不一致。驅(qū)動(dòng)卷筒采用雙邊并行收方式結(jié)構(gòu)可以克服這種不足。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方式采用長(zhǎng)行程方式；在傳統(tǒng)鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)中，鋼絲繩反復(fù)彎曲過(guò)程僅由滑輪的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，鋼絲繩在滑輪上的運(yùn)動(dòng)行程很短，從而會(huì)放大鋼絲繩在滑輪上的磨損效應(yīng)導(dǎo)致真實(shí)鋼絲繩失效機(jī)理被掩蓋，本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置采用的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)方式能夠真實(shí)反映鋼絲繩失效機(jī)理。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置采用雙組多繩段的結(jié)構(gòu)型式，即將用于放置滑輪的支架放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)；相對(duì)傳統(tǒng)單組單一繩段試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)而言，可將不同材質(zhì)(硬度)滑輪置于完全相同的工作條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，不僅對(duì)鋼絲繩疲勞壽命，還能對(duì)滑輪磨損進(jìn)行對(duì)比研究。


圖1為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例的鋼絲繩-滑輪卷繞系統(tǒng)示意圖圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的支架上的滑輪組布置圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)總體主視圖圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)總體俯視圖圖5為現(xiàn)有技術(shù)中臥式結(jié)構(gòu)鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)圖6為現(xiàn)有技術(shù)中立式結(jié)構(gòu)鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)具體實(shí)施方案如圖1所示的本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例，它包括卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、放置在支架12上的兩組滑輪(滑輪601、602、603、604、605、滑輪615、614、613、612、611)、張緊裝置、測(cè)力滑輪5；兩組滑輪分別放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)；張緊裝置包括液壓油缸3，液壓油缸3活塞桿上設(shè)有的張緊導(dǎo)向滑輪4。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例具有兩個(gè)用于放置滑輪的支架12，兩個(gè)支架12放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)，它將試驗(yàn)鋼絲繩1分隔為兩組。本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例中的支架12及支架上的滑輪組(滑輪601、602、603、604、605)的布置如圖2所示，支架12上的滑輪組布置方式采用雙排多繩段的結(jié)構(gòu)型式，即滑輪組分為兩排(滑輪602、604一排，滑輪601、603、605一排)，鋼絲繩1交差繞過(guò)兩排滑輪，實(shí)現(xiàn)了多繩段試驗(yàn)的需要，從而提高疲勞試驗(yàn)機(jī)的效率。
如圖3、4所示，本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例的卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)8、制動(dòng)器9、減速器10、驅(qū)動(dòng)卷筒2、聯(lián)軸器11組成，它們均設(shè)置在機(jī)架7上。驅(qū)動(dòng)卷筒2由電動(dòng)機(jī)7通過(guò)減速器10、聯(lián)軸器11帶動(dòng)，其中電動(dòng)機(jī)7為變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
如圖1所示的本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例，試驗(yàn)用鋼絲繩的總長(zhǎng)度約為145米，固定于卷筒左端的鋼絲繩1經(jīng)驅(qū)動(dòng)卷筒2多圈繩槽繞出后，繞過(guò)第1組滑輪支架上的五個(gè)試驗(yàn)滑輪(繞經(jīng)順序路線為滑輪601、602、603、604、605)，然后，鋼絲繩1繼續(xù)繞經(jīng)位于驅(qū)動(dòng)卷筒2上方的測(cè)力滑輪5和位于油缸張緊導(dǎo)向裝置頭部的張緊滑輪4，再繞過(guò)第2組滑輪支架上的另外五個(gè)試驗(yàn)滑輪(繞經(jīng)順序路線為滑輪615、614、613、612、611)，鋼絲繩1最后回繞至驅(qū)動(dòng)卷筒2右端并用壓板固定，液壓油缸3完成鋼絲繩1的張緊和保壓功能。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例還包括用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析的計(jì)算機(jī)，測(cè)力滑輪5上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)連接。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例采用驅(qū)動(dòng)卷筒2雙支收放驅(qū)動(dòng)的能量封閉型長(zhǎng)行程、雙組雙排多繩段的新型試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，使該設(shè)備成為國(guó)內(nèi)外首例研制成功的大型鋼絲繩-滑輪綜合試驗(yàn)裝置。本裝置的試驗(yàn)鋼絲繩加載采用電液伺服控制，系統(tǒng)運(yùn)行采用變頻調(diào)速和計(jì)算機(jī)集中控制(PLC)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析。由于該裝置的獨(dú)特結(jié)構(gòu)型式和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)、監(jiān)控方式，使其能模擬起重機(jī)的各種典型工況，對(duì)不同結(jié)構(gòu)型式的鋼絲繩、不同結(jié)構(gòu)或不同材質(zhì)的滑輪進(jìn)行疲勞、磨耐及使用壽命的對(duì)比試驗(yàn)，并為開(kāi)展該領(lǐng)域的基礎(chǔ)應(yīng)用研究提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)手段。與傳統(tǒng)的鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)相比，本試驗(yàn)裝置的主要特點(diǎn)為(1)采用的雙組雙排多繩段試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，可將不同材質(zhì)(硬度)滑輪置于完全相同的工作條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，不僅對(duì)鋼絲繩壽命，還能對(duì)滑輪磨損進(jìn)行對(duì)比研究；(2)可模擬起重機(jī)鋼絲繩真實(shí)載荷曲線，使試驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際，更加了可信度；(3)鋼絲繩彎曲疲勞試驗(yàn)的效率提高了4～5倍，大大節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)成本。
本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置實(shí)施例主要功能有(1)模擬各類起重機(jī)起升、俯仰卷繞系統(tǒng)實(shí)際工況的運(yùn)行，評(píng)價(jià)鋼絲繩選型(生產(chǎn)廠、結(jié)構(gòu)型式、強(qiáng)度等級(jí))的合理性。
(2)滑輪繩槽表面不同硬度狀態(tài)下的磨損對(duì)比試驗(yàn)及其對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響，評(píng)價(jià)滑輪選型(繩槽材質(zhì)、表面硬度)的合理性。
(3)鋼絲繩磨損與疲勞試驗(yàn)，滑輪磨損試驗(yàn)，繩索繞過(guò)多個(gè)滑輪的長(zhǎng)行程、大包角、正反向彎曲疲勞試驗(yàn)。
(4)鋼絲繩-滑輪在不同潤(rùn)滑條件下減磨比較試驗(yàn)。
權(quán)利要求1.鋼絲繩與滑輪疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于放置滑輪的支架(12)、鋼絲繩張緊裝置、鋼絲繩測(cè)力滑輪(5)、設(shè)置在支架(12)上的滑輪；鋼絲繩張緊裝置上設(shè)有張緊導(dǎo)向滑輪(4)；支架(12)放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于張緊裝置包括電控液壓油缸(3)，張緊導(dǎo)向滑輪(4)設(shè)置在液壓油缸(3)活塞桿上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)(8)和驅(qū)動(dòng)卷筒(2)，驅(qū)動(dòng)卷筒(2)由電動(dòng)機(jī)(8)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)(8)為變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于它還包括用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析的計(jì)算機(jī)，測(cè)力滑輪(5)上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)連接。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的裝置，其特征在于支架(12)上的滑輪組布置方式采用雙排多繩段的結(jié)構(gòu)型式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及鋼絲繩與滑輪疲勞試驗(yàn)裝置，它包括卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于放置滑輪的支架(12)、鋼絲繩張緊裝置、鋼絲繩測(cè)力滑輪(5)、設(shè)置在支架(12)上的滑輪；鋼絲繩張緊裝置上設(shè)有張緊導(dǎo)向滑輪(4)；支架(12)放置在卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)。本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)效率高，耗時(shí)短，可模擬起重機(jī)運(yùn)行時(shí)鋼絲繩、滑輪的實(shí)際工況，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可用于鋼絲繩疲勞性能對(duì)比試驗(yàn)研究和鋼絲繩、滑輪失效的機(jī)理、壽命估計(jì)等理論研究。
文檔編號(hào)G01N3/10GK2676181SQ0325422
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者陶德馨, 肖漢斌, 徐長(zhǎng)生, 符敦鑒, 徐承軍 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)