[发明专利]起重机钢丝绳弯折次数记录和计算方法

说明书

技术领域

本发明属于起重设备技术领域，涉及一种起重机钢丝绳弯折次数的记录和计算方法。

背景技术

起重机的钢丝绳起重机最重要的工作元件。钢丝绳与卷筒、滑轮组成缠绕系统，在工作过程中不断地弯折，长期承受交变载荷的作用，疲劳破坏是主要的失效形式。钢丝绳的理论疲劳寿命一般是用弯折次数来表示的。在实际应用时，由于钢丝绳的实际弯折次数记录和计算都比较困难，所以钢丝绳的实际使用寿命很难用弯折次数准确度量。这使得钢丝绳的选用、维护及更换缺乏准确可靠的依据，也无法用弯折次数来比较钢丝绳的设计寿命和实际寿命。由此而带来了两种结果：一是过度更换，为了安全钢丝绳还没到寿命就更换，造成大量浪费；二是更换不及时，由于更换不及时造成钢丝绳断裂导致机毁人亡的事故，时有发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢丝绳弯折次数计算方法，实时记录和计算钢丝绳工作过程中的弯折次数，以实现起重机钢丝绳实际寿命的精准量化。

本发明的技术方案是：该方法涉及的主要装置包括驱动装置、卷筒、钢丝绳、动滑轮、定滑轮、绝对值多圈编码器、数据线、数据处理和显示装置。驱动装置与卷筒连接，驱动卷筒转动。钢丝绳缠绕在卷筒上，一端固定在卷筒上，另一端绕过动滑轮、定滑轮，固定在相应位置上。在卷筒、动滑轮、定滑轮和钢丝绳组成的缠绕系统中，卷筒的转动带动钢丝绳在卷筒、动滑轮、定滑轮上运动。绝对值多圈编码器与卷筒轴相连，编码器的读数随着卷筒的转动而变化。数据线将编码器的读数传输给数据处理装置。数据处理装置记录卷筒每次开始转动和停止转动时编码器的读数，经过运算，将其转换为表示钢丝绳不同区段的坐标值和弯折次数的二维数组，通过对二维数组的合并，实现对钢丝绳全长范围内弯折次数的实时记录和累计，并将累计的最高弯折次数与设定值相比较。显示装置显示弯折次数沿钢丝绳全长的分布情况和更换钢丝绳的提示。

钢丝绳在卷筒和滑轮上，处于弯曲状态，离开卷筒和滑轮后，处于直线状态。卷筒或滑轮上钢丝绳形状改变的分界点，称为弯折点，钢丝绳经过弯折点时，或由弯变直，或由直变弯。钢丝绳形状改变一次，称为一次弯折。

将弯折点作为计算点，钢丝绳经过弯折点时，都经历了一次弯折，即由弯变直，或由直变弯。将钢丝绳自身作为坐标轴，钢丝绳在卷筒工作圈上的起点为坐标原点，钢丝绳上某一点的坐标值就是该点到原点之间的钢丝绳的长度。卷筒开始转动和停止转动时编码器的读数通过数据线传输到数据处理装置，数据处理装置将其转换为钢丝绳坐标值，再根据缠绕系统的倍率和几何尺寸计算后得出钢丝绳经过每一弯折点的起点和终点的坐标值。

卷筒从开始转动到停止，每个弯折点都有一段钢丝绳经过。对每个弯折点，钢丝绳都对应了一个起点和一个终点，一个起点和一个终点确定了钢丝绳上的一个弯折区间，区间内的钢丝绳都在该弯折点经历了一次弯折。钢丝绳的每个弯折区间都对应了起点坐标、终点坐标和弯折次数（此处为1）三个参数，把这三个参数用一个一维数组表示。再用全部弯折点对应的一维数组，组成一个n行3列的二维数组A'_nX3(n为弯折点的个数)。二维数组的一行，对应一个弯折区间。二维数组的第一列元素是钢丝绳通过各弯折点的起点坐标，二维数组的第二列元素是是钢丝绳通过各弯折点的终点坐标，二维数组的第三列元素是钢丝绳通过各弯折点时的弯折次数（此处为1）。

用以下方法，可以得到卷筒转动一次，钢丝绳弯折次数的分布情况：

（1）构建一个数列a”_j(j=1,2,3,……,m，m≤2n)，数列中的元素是由二维数组A'_nX3的前两列元素打乱顺序后从小到大重新排列后得到的。

（2）用构建的数列a”_j对钢丝绳分段，a”_j中相邻的两个数值，小者作为一个分段的起点坐标、大者作为这个分段的终点坐标。这样做出的分段，都是互相独立的，没有重叠区域。

（3）将各分段的坐标值与各弯折区间的坐标值相比较，看其被几个弯折区间所包容。一个分段的弯折次数，等于包容该分段的弯折区间的个数。

（4）每一个分段都对应了起点坐标、终点坐标和弯折次数，把这三个参数用一个一维数组表示。再用全部分段对应的一维数组，组成一个（m-1）行3列的二维数组A”_(m-1)X3。二维数组的一行，对应一个分段。二维数组的第一列元素是钢丝绳各分段起点坐标，二维数组的第二列元素是钢丝绳各分段的终点坐标，二维数组的第三列元素是钢丝绳各分段的弯折次数。