一种钢丝绳弯曲疲劳测试装置及测试方法与流程

1.本发明涉及机械领域，尤其涉及钢丝绳性能测试技术，具体是一种用于大规格钢丝绳弯曲疲劳测试的装置及方法。


背景技术：

2.大规格钢丝绳是通过拉丝、捻股、合绳等多道工序，制作成的一种螺旋状的绳。其主要在使用中承受拉力，广泛应用于吊装、电梯、船舶、桥梁建设等生产生活中。大规格钢丝绳在使用过程中，多与滑轮配合使用，实现改变方向、增加力量、增速或者减速等。当与滑轮配合使用时，钢丝绳就会出现往复弯曲问题，需要对钢丝绳在使用中可能出现的断丝、断捻等现象进行弯曲疲劳试验，以验证钢丝绳在弯曲疲劳状态下的使用寿命，保障使用中的安全性。现有技术中钢丝绳弯曲疲劳试验机一般用于直径低于20mm的钢丝绳，且采用杠杆结构提供张紧力，张紧力难以超过10吨，无法有效达到大规格钢丝绳弯曲疲劳试验时所需的张紧力。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种钢丝绳弯曲疲劳测试装置及测试方法，通过采用加载油缸为钢丝绳试样提供恒定大吨位张力，解决了大规格钢丝绳弯曲疲劳测试中张紧力偏低无法达到测试需求的问题。可方便更换的试验轮和导轨结构，实现了不同直径大规格钢丝绳弯曲疲劳试验的需求，解决了试验轮人力无法搬动，起重设备在更换位置无法使用的问题，有效提高了装置的测试效率。
4.本发明的这种钢丝绳弯曲疲劳测试装置，包括工作主机和plc控制柜，所述工作主机与所述plc控制柜电连接，所述工作主机包括基座、机架、试验轮、主动轮、导向轮、加载轮、电机、减速机、曲柄连杆机构和加载油缸，所述机架固定连接在所述基座上，所述电机和所述减速机通过支架与所述基座水平固定连接，所述电机输出轴连接所述减速机的输入轴，所述减速机输出轴与所述曲柄连杆机构的动力输入端通过曲柄连接，所述曲柄连杆机构的动力输出端通过摇杆与所述主动轮轮轴固定连接，驱动所述主动轮做往复转动，所述试验轮、主动轮、加载轮和导向轮位于同一平面，所述主动轮和导向轮各自通过轮座安装在所述机架上，所述试验轮转动安装在试验轮轮座上，所述试验轮轮座通过螺钉可更换的固定连接在所述机架上，所述试验轮和所述主动轮设置于所述基座的两侧，所述加载轮位于所述试验轮的正上方，所述导向轮设置于所述主动轮左上方45度角位置处，且位于所述加载轮右下方45度角位置处，所述加载油缸位于所述加载轮下方固定连接在所述机架上，所述加载油缸的活塞杆顶部与所述加载轮轮座固定连接，所述plc控制柜控制液压油源驱动所述加载油缸顶升，带动所述加载轮按预定加载力将钢丝绳试样张紧，所述主动轮上设有固定卡座用于固定钢丝绳试样的两端。
5.进一步的，所述试验轮下方安装有导轨，所述试验轮轮座的底部设有四个支撑滑轮，所述四个支撑滑轮与所述导轨滑动配合连接。
6.进一步的，所述试验轮轮径为钢丝绳试样直径的16倍。
7.进一步的，所述plc控制柜采用触屏式plc可编程控制系统。
8.本发明还提供了一种钢丝绳弯曲疲劳测试方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将轮径与被测钢丝绳试样规格匹配的试验轮通过导轨安装在所述工作主机的机架上；步骤二：将待测钢丝绳试样依次绕于主动轮、导向轮、加载轮和试验轮上，钢丝绳试样的两端通过固定卡座固定于驱动轮上形成环形结构；步骤三：操作plc控制柜并设定加载力，控制加载油缸驱动加载轮施加加载力，到达预设试验加载力后，保持设定载荷不变；步骤四：启动电机和减速机输出动力，通过曲柄连杆机构驱动主动轮进行往复摆动；步骤五：plc控制柜的控制系统记录电机状态和往返转动次数，将待测钢丝绳试样中的待测弯曲段确定为弯曲疲劳试验的观测段，每隔设定时间观测并记录观测段中绳径减小率和可见断丝数的变化；步骤六：当观测段的直径减小率或可见断丝数量超过规定的标准后，获取电机往返转动次数，即为试验钢丝绳样本的弯曲疲劳寿命；步骤七：到达设定次数或者出现断丝等判断试验结束的条件时，试验结束，停止电机并复位加载油缸。
9.本发明的工作原理是：钢丝绳试样安装完成后，加载油缸按照预定的加载力将钢丝绳张紧，并持续保持设定载荷，电机和减速机输出动力驱动曲柄连杆机构，推动主动轮往复转动，钢丝绳试样带动导向轮、加载轮和试验轮一起转动，实现钢丝绳试样在试验轮上的往复运动，plc控制柜记录电机往返转动次数，当钢丝绳观测段的直径减小率或可见断丝数量超过规定标准或者到达设定测试次数时，通过plc控制柜记录的电机往返转动次数，计算出被测钢丝绳试样的弯曲疲劳寿命，完成钢丝绳试样的弯曲疲劳测试。
10.本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明采用加载油缸为钢丝绳试样提供恒定大吨位张力(16kn
‑
800kn)，解决了大规格钢丝绳弯曲疲劳测试中张紧力偏低无法达到测试需求的问题。可方便更换的试验轮和导轨结构，实现了不同直径大规格钢丝绳弯曲疲劳试验的需求，解决了试验轮人力无法搬动，起重设备在更换位置无法使用的问题，有效提高了装置的测试效率。
附图说明
11.图1是本发明装置的立体结构示意图。
12.图2是本发明装置的正面结构示意图。
13.图3是本发明装置的曲柄连杆机构结构示意图。
14.图4是本发明装置的试验轮结构示意图。
具体实施方式
15.实施例1:如图1至图4所示，本发明的这种钢丝绳弯曲疲劳测试装置，包括工作主机1和plc控制柜2，工作主机1与plc控制柜2电连接，工作主机1包括基座101、机架102、试验轮103、主动轮104、导向轮105、加载轮106、电机107、减速机108、曲柄连杆机构109和加载油缸1010，机架102固定连接在基座101上，电机107和减速机108通过支架102与基座101水平固定连接，电机107输出轴连接减速机108的输入轴，减速机108输出轴与曲柄连杆机构109的动力输入端通过曲柄1011连接，曲柄连杆机构109的动力输出端通过摇杆1012与主动轮104轮轴
固定连接，驱动主动轮104做往复转动，试验轮103、主动轮104、加载轮106和导向轮105位于同一平面，主动轮104和导向轮105各自通过轮座安装在机架上，试验轮103转动安装在试验轮轮座1013上，试验轮轮座1013通过螺钉可更换的固定连接在机架102上，试验轮103和主动轮104设置于基座101的两侧，加载轮106位于试验轮103的正上方，导向轮105设置于主动轮104左上方45度角位置处，且位于加载轮106右下方45度角位置处，加载油缸1010位于加载轮106下方固定连接在机架102上，加载油缸1010的活塞杆顶部与加载轮106轮座固定连接，plc控制柜2控制液压油源驱动加载油缸1010顶升，带动加载轮106按预定加载力将钢丝绳试样1014张紧，主动轮104上设有固定卡座1015用于固定钢丝绳试样1014的两端。
16.进一步的，试验轮103下方安装有导轨1016，试验轮轮座1013的底部设有四个支撑滑轮1017，四个支撑滑轮1017与导轨1016滑动配合连接，由于试验轮组件重量约为1吨，人力无法搬动，起重设备在更换位置也不方便使用，通过在试验轮轮座1013上设置支撑滑轮1017和导轨1016结构，实现试验轮组件的便捷更换。首先起重设备将试验轮组件放置到导轨1016上，试验轮组件上的四个支撑滑轮1017与导轨1016接触，人力即可将试验轮组件推至安装位置，然后用螺钉与工作主机的支架紧固即可。试验轮组件拆下时，首先将螺钉拆下，试验轮组件自动落到导轨1016上，人力将试验轮组件推出，然后起重设备将试验轮组件运至合适位置即可。
17.进一步的，试验轮103轮径为钢丝绳试样1014直径的16倍，钢丝绳试样1014的规格在φ20mm
‑
φ50mm的范围内，当更换不同规格钢丝绳试样1014时，需要更换不同的试验轮103，保证试验轮103的轮径是钢丝绳试样1014直径的16倍，同时试验轮103的轮槽需要根据试样规格做出调整。
18.进一步的，plc控制柜2采用触屏式plc可编程控制系统。
19.本发明还提供了一种钢丝绳弯曲疲劳测试方法，包括如下步骤：步骤一：将轮径与被测钢丝绳试样规格匹配的试验轮通过导轨安装在工作主机的机架上；步骤二：将待测钢丝绳试样依次绕于主动轮、导向轮、加载轮和试验轮上，钢丝绳试样的两端通过固定卡座固定于驱动轮上形成环形结构；步骤三：操作plc控制柜并设定加载力，控制加载油缸驱动加载轮施加加载力，到达预设试验加载力后，保持设定载荷不变；步骤四：启动电机和减速机输出动力，通过曲柄连杆机构驱动主动轮进行往复摆动；步骤五：plc控制柜的控制系统记录电机状态和往返转动次数，将待测钢丝绳试样中的待测弯曲段确定为弯曲疲劳试验的观测段，每隔设定时间观测并记录观测段中绳径减小率和可见断丝数的变化；步骤六：当观测段的直径减小率或可见断丝数量超过规定的标准后，获取电机往返转动次数，即为试验钢丝绳样本的弯曲疲劳寿命；步骤七：到达设定次数或者出现断丝等判断试验结束的条件时，试验结束，停止电机并复位加载油缸。