專利名稱：鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備，尤其是一種適用于測(cè)試鋼絲繩在承受交 變載荷時(shí)疲勞壽命的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著礦井開采不斷向深部發(fā)展，國內(nèi)深井和超深井的數(shù)量越來越多，由于深井下 摩擦提升機(jī)鋼絲繩的大大加長，給提升機(jī)鋼絲繩的運(yùn)行帶來一系列問題。表現(xiàn)最突出的是 使用壽命短，在徐州張小樓主井、銅陵冬瓜山主井等超千米深井中提升鋼絲繩的壽命平均 不到8個(gè)月，表象為在未達(dá)到使用期限時(shí)就提早斷裂、斷絲數(shù)量較多、斷絲不均勻等，嚴(yán)重 制約了礦井提升安全與經(jīng)濟(jì)效率。經(jīng)理論分析引起深井下鋼絲繩早期斷絲的主要原因是交 變載荷下的彎曲疲勞破壞，于是需要一種能測(cè)試提升機(jī)鋼絲繩在變載下彎曲疲勞壽命的試 驗(yàn)機(jī)，為使用鋼絲繩的選型提供理論依據(jù)?，F(xiàn)有的鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)主要是集中于測(cè)試電梯和起重機(jī)領(lǐng)域使用鋼絲繩的疲 勞壽命。如中國專利ZL 032M225. 9公開了一種鋼絲繩與滑輪疲勞試驗(yàn)裝置，測(cè)試起重機(jī) 運(yùn)行時(shí)鋼絲繩繞滑輪的疲勞性能；ZL 200810032468. 3公開了一種電梯用鋼絲繩彎曲疲勞 狀態(tài)試驗(yàn)臺(tái)，通過曳引輪、張緊輪和多個(gè)導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)電梯內(nèi)鋼絲繩正向和反向組合彎曲狀 態(tài)的模擬。上述試驗(yàn)機(jī)，是針對(duì)起重機(jī)和電梯上鋼絲繩的疲勞試驗(yàn)裝置，其中彎曲疲勞是鋼 絲繩失效的主要原因，然而深井提升鋼絲繩疲勞失效的主要原因是鋼絲繩中交變載荷的幅 值過大，彎曲疲勞破壞不是其主要失效原因或只是原因之一，因此這些疲勞試驗(yàn)裝置不適 用于深井摩擦提升機(jī)鋼絲繩使用壽命的預(yù)測(cè)。目前還沒有專門測(cè)試深井提升鋼絲繩變載疲勞壽命的鋼絲繩疲勞試驗(yàn)機(jī)，因此也 不能模擬摩擦提升鋼絲繩的現(xiàn)實(shí)工況，采用現(xiàn)有設(shè)備對(duì)摩擦提升鋼絲繩進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，只 會(huì)造成試驗(yàn)機(jī)的損壞，對(duì)于鋼絲繩彎曲疲勞壽命測(cè)試結(jié)果也與實(shí)際壽命相差太大，實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)嚴(yán)重失真。
發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型的目是針對(duì)已有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、仿真效 果好的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括機(jī)架、分別經(jīng)驅(qū) 動(dòng)軸、張緊軸對(duì)稱設(shè)在機(jī)架上的驅(qū)動(dòng)輪和經(jīng)試件鋼絲繩纏繞連接的張緊輪，張緊輪內(nèi)側(cè)設(shè) 有固定在機(jī)架上的液壓缸，液壓缸的活塞桿經(jīng)框形架套裝在張緊輪兩側(cè)的張緊軸上，張緊 軸的兩端分別設(shè)有限位軸承，限位軸承設(shè)在固定于機(jī)架上的導(dǎo)槽內(nèi)，液壓缸上連接有提供 交變載荷的電液伺服系統(tǒng)，液壓缸的下方設(shè)有連接驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪往復(fù)擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝 置，驅(qū)動(dòng)軸下方的機(jī)架上設(shè)有接近開關(guān)。所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在機(jī)架上的電機(jī)、與電機(jī)輸出軸相連的減速器，減速器 與電機(jī)之間連接有一飛輪，減速器的輸出軸上設(shè)有一偏心輪，偏心輪上鉸接有與固定在驅(qū)動(dòng)軸上的擺桿鉸接在一起的連桿；所述的電液伺服系統(tǒng)包括交流電動(dòng)機(jī)、與交流電動(dòng)機(jī)相 連的油泵，油泵與液壓缸相連的油路上依次串連有顯示油壓變化的壓力表、起安全保護(hù)作 用的溢流閥、控制油液壓力的電液伺服調(diào)壓閥。有益效果本實(shí)用新型能對(duì)各類鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行變載彎曲疲勞試驗(yàn)，尤其是 針對(duì)深井提升鋼絲繩使用壽命的預(yù)測(cè)?？梢阅M各種工況對(duì)鋼絲繩施加不同類型的交變載 荷，來測(cè)試鋼絲繩在實(shí)際工況下的疲勞壽命，研究其復(fù)合工況下的疲勞機(jī)理、預(yù)測(cè)其疲勞壽 命，指導(dǎo)鋼絲繩的選型。并能對(duì)鋼絲繩試件施加不同類型的交變載荷，準(zhǔn)確控制施加交變載 荷的幅值，很好的模擬鋼絲繩的實(shí)際工況，估測(cè)各種使用條件下鋼絲繩的疲勞壽命。對(duì)于研 究深井摩擦提升機(jī)的提升鋼絲繩失效機(jī)理、延長鋼絲繩使用壽命、提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益、提 升礦井提升安全與效率具有重要意義。該試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操控，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確。

圖1是實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實(shí)用新型的電液伺服系統(tǒng)原理示意圖。圖中驅(qū)動(dòng)輪1，驅(qū)動(dòng)軸2，擺桿3，軸承座4，鋼絲繩5，連桿6，減速器7，液壓缸8， 飛輪9，限位軸承10，張緊軸11，導(dǎo)槽12，張緊輪13，機(jī)架14，偏心輪15，電機(jī)16，接近開關(guān) 17，油泵18，油箱19，交流電動(dòng)機(jī)20，壓力表21，溢流閥22，電液伺服調(diào)壓閥23，濾油器M。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖中對(duì)實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述如圖1、2所示，本實(shí)用新型的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)主要由機(jī)架14、驅(qū)動(dòng)輪 1、驅(qū)動(dòng)軸2、張緊軸11、張緊輪13，鋼絲繩5、驅(qū)動(dòng)裝置、電液伺服系統(tǒng)、張緊機(jī)構(gòu)和接近開 關(guān)17構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)輪1和張緊輪13在同一豎直面內(nèi)，鋼絲繩試件5纏繞在驅(qū)動(dòng)輪1和張緊輪 13上。機(jī)架14由型鋼焊接而成，左右對(duì)稱，驅(qū)動(dòng)軸2經(jīng)軸承座4固定在機(jī)架14的左側(cè)，張 緊軸11經(jīng)限位軸承10設(shè)在機(jī)架14右側(cè)的導(dǎo)槽12內(nèi)，驅(qū)動(dòng)輪1和張緊輪13分別設(shè)在驅(qū)動(dòng) 軸2和張緊軸11的中部，驅(qū)動(dòng)輪1經(jīng)試件鋼絲繩5纏繞連接張緊輪13，張緊輪13內(nèi)側(cè)設(shè) 有與其張緊軸11相連液壓缸8，液壓缸8固定在機(jī)架14上，液壓缸8的活塞桿經(jīng)框形架套 裝在張緊輪13兩側(cè)的張緊軸11上；液壓缸8上連接有提供交變載荷的電液伺服系統(tǒng)，電液 伺服系統(tǒng)包括交流電動(dòng)機(jī)20，油泵18，油箱19，壓力表21，溢流閥22，電液伺服調(diào)壓閥23， 濾油器M和液壓缸8，油泵18與交流電動(dòng)機(jī)20相連，油泵18與液壓缸8相連的油路上依 次串連有壓力表21、溢流閥22、電液伺服調(diào)壓閥23。交流電動(dòng)機(jī)20提供動(dòng)力源，使油泵18 輸出壓力油，經(jīng)濾油器M過濾再進(jìn)入液壓缸8 ；電液伺服調(diào)壓閥23控制油液壓力，壓力表 21顯示油壓，溢流閥22在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時(shí)，溢流閥22打 開，將系統(tǒng)中的一部分壓力排出，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而 發(fā)生事故。張緊機(jī)構(gòu)的下方設(shè)有連接驅(qū)動(dòng)軸2帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪1往復(fù)擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝 置包括電機(jī)16、飛輪9、減速器7、偏心輪15、連桿6、擺桿3，電機(jī)16固定在機(jī)架14上，電機(jī) 16輸出軸通過飛輪9連接減速器7，偏心輪15固定在減速器7軸上，連桿6 —端鉸接偏心 輪15，另一端鉸接擺桿3，擺桿3固定套在驅(qū)動(dòng)軸2 —端，其中偏心輪15、連桿6和擺桿3組成一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)輪1下方的機(jī)架14上設(shè)有接近開關(guān)17，擺桿3每完成一次循環(huán) 擺動(dòng)，接近開關(guān)17傳輸一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)到控制系統(tǒng)以記錄鋼絲繩試件5循環(huán)彎曲次數(shù)。 工作原理及工作過程電機(jī)16通過飛輪9、減速器7帶動(dòng)偏心輪15旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪1，驅(qū)動(dòng)輪1循環(huán)擺動(dòng)，鋼絲繩試件5在驅(qū)動(dòng)輪1和張緊輪 13上循環(huán)彎曲。電液伺服系統(tǒng)提供壓力油到液壓缸8，液壓缸8活塞桿的伸縮推動(dòng)張緊軸 11和張緊輪13水平移動(dòng)，使鋼絲繩試件5張緊并承受交變載荷。控制系統(tǒng)控制液壓缸油壓 壓力變化，模擬鋼絲繩試件5在提升過程中載荷的變化。接近開關(guān)17將計(jì)數(shù)信號(hào)傳輸?shù)娇?制系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)鋼絲繩試件5承受交變載荷的循環(huán)次數(shù)。
權(quán)利要求1.一種鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于它包括機(jī)架(14)、分別經(jīng)驅(qū)動(dòng)軸 (2)、張緊軸(11)對(duì)稱設(shè)在機(jī)架(14)上的驅(qū)動(dòng)輪(1)和經(jīng)試件鋼絲繩(5)纏繞連接的張緊 輪(13)，張緊輪(13)內(nèi)側(cè)設(shè)有固定在機(jī)架(14)上的液壓缸(8)，液壓缸(8)的活塞桿經(jīng)框 形架套裝在張緊輪(13)兩側(cè)的張緊軸(11)上，張緊軸(11)的兩端分別設(shè)有限位軸承(10)， 限位軸承(10)設(shè)在固定于機(jī)架(14)上的導(dǎo)槽(1 內(nèi)，液壓缸(8)上連接有提供交變載荷 的電液伺服系統(tǒng)，液壓缸(8 )的下方設(shè)有連接驅(qū)動(dòng)軸(2 )帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪(1)往復(fù)擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝 置，驅(qū)動(dòng)軸(2)下方的機(jī)架(14)上設(shè)有接近開關(guān)(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置 包括固定在機(jī)架(14)上的電機(jī)(16)、與電機(jī)(16)輸出軸相連的減速器(7)，減速器(7)與 電機(jī)(16)之間連接有一飛輪(9)，減速器(7)的輸出軸上設(shè)有一偏心輪(15)，偏心輪(15) 上鉸接有與固定在驅(qū)動(dòng)軸(2)上的擺桿(3)鉸接在一起的連桿(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的電液伺服 系統(tǒng)包括交流電動(dòng)機(jī)(20)、與交流電動(dòng)機(jī)00)相連的油泵(18)，油泵(18)與液壓缸(8) 相連的油路上依次串連有顯示油壓變化的壓力表(21)、起安全保護(hù)作用的溢流閥(22)、控 制油液壓力的電液伺服調(diào)壓閥03)。
專利摘要一種鋼絲繩變載彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括機(jī)架、鋼絲繩試件、安裝在機(jī)架上的驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)裝置和接近開關(guān)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪循環(huán)回轉(zhuǎn)的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，給鋼絲繩試件和張緊輪提供交變載荷的電液伺服系統(tǒng)。張緊輪每循環(huán)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)一次，電液伺服系統(tǒng)改變一次鋼絲繩應(yīng)力循環(huán)，接近開關(guān)發(fā)送一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)，最終通過循環(huán)次數(shù)的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)鋼絲繩疲勞壽命的測(cè)定?？蓪?duì)各類鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行變載彎曲疲勞試驗(yàn)，對(duì)鋼絲繩試件施加各種類型的交變載荷。該試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操控。
文檔編號(hào)G01N3/36GK201903487SQ201020676850
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者葉圣偉, 李婷, 苗運(yùn)江 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)