[发明专利]超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置及方法

权利要求书

1.一种超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置，其特征在于：包括支撑系统、缠绕系统、动态加载监测系统、应力监测系统；

所述支撑系统包括底板(1)、伺服电动缸支座(9)，伺服电动缸支座(9)固定在底板(1)上；

所述缠绕系统包括电动机(10)、高速级联轴器(11)、减速器(12)、低速级联轴器(13)、轴承座A(14)、摩擦盘A(15)、盘式制动器A(20)、盘式制动器B(21)、主轴(18)、双折线卷筒(16)、摩擦盘B(17)、盘式制动器C(3)、盘式制动器D(2)、轴承座B(19)、钢丝绳(4)，电动机(10)固定在底板(1)上，电动机(10)输出轴通过高速级联轴器(11)与减速器(12)输入端连接，减速器(12)输出端通过低速级联轴器(13)与主轴(18)的一端连接，主轴(18)两端通过轴承安装在轴承座A(14)、轴承座B(19)内，轴承座A(14)、轴承座B(19)通过轴承座支撑固定在底板(1)上，主轴(18)上设有两个法兰盘，将套在主轴(18)上的双折线卷筒(16)与两个法兰盘固定，摩擦盘A(15)、摩擦盘B(17)固定在双折线卷筒(16)两侧，盘式制动器A(20)、盘式制动器B(21)固定在摩擦盘A(15)一侧的底板(1)上，盘式制动器C(3)、盘式制动器D(2)固定在摩擦盘B(17)一侧的底板(1)上，在双折线卷筒(16)的绳槽上缠绕钢丝绳(4)，钢丝绳(4)至少缠绕两层；

所述动态加载监测系统包括伺服电动缸(8)、S型拉力传感器(7)、钢丝绳夹具(6)、钢丝绳U型锁具(5)，伺服电动缸(8)固定在伺服电动缸支座(9)上，伺服电动缸(8)的螺纹杆与S型拉力传感器(7)一端连接，S型拉力传感器(7)另一端与钢丝绳夹具(6)连接，钢丝绳(4)一端穿过钢丝绳夹具(6)并通过钢丝绳U型锁具(5)锁紧；

所述应力监测系统包括应变片组A(23)、应变片组B(25)、应变片组C(27)、应变片组D(29)、挡板侧应变片，在双折线卷筒(16)的绳槽的两直线段部分开设有U型通槽B(24)、U型通槽D(28)，在双折线卷筒(16)的绳槽的两折线段部分开设有U型通槽A(22)、U型通槽C(26)，在双折线卷筒(16)的挡板开设有挡板侧U型通槽，应变片组A(23)粘贴于U型通槽A(22)内壁，应变片组B(25)粘贴于U型通槽B(24)内壁，应变片组C(27)粘贴于U型通槽C(26)内壁，应变片组D(29)粘贴于U型通槽D(28)内壁，挡板侧应变片粘贴于挡板侧U型通槽内壁，挡板侧应变片数量与钢丝绳(4)缠绕层数相同，每个挡板侧应变片对应一层钢丝绳。

2.根据权利要求1所述的一种超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置，其特征在于：所述U型通槽A(22)、U型通槽B(24)、U型通槽C(26)、U型通槽D(28)均平行于双折线卷筒(16)轴线设置。

3.根据权利要求1所述监测装置的超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、将所有应变片组粘贴到各自对应的U型通槽内壁上，挡板侧应变片粘贴于挡板侧U型通槽内壁上；

b)、选取合适长度的钢丝绳(4)，将钢丝绳(4)一端穿过钢丝绳夹具(6)并用钢丝绳U型锁具(5)锁紧；

c)、通过控制器启动电动机(10)，将钢丝绳(4)缠绕在双折线卷筒(16)上，当获得所需的缠绕层数时，停止电动机(10)转动，用盘式制动器作用于摩擦盘使双折线卷筒(16)制动，通过计算机控制伺服电动缸(9)水平移动使得钢丝绳(4)受力达到设定疲劳载荷或变形值；

d)、通过计算机控制程序设定伺服电动缸(9)的交变位移幅值，获得钢丝绳(4)的动态交变载荷，模拟钢丝绳动态承载提升过程中钢丝绳(4)对双折线卷筒(16)表面和挡板的动态应力，在模拟钢丝绳动态承载提升过程中钢丝绳(4)对双折线卷筒(16)表面和挡板的动态应力时，打开电源给电动机(10)、伺服电动缸(9)、S型拉力传感器(8)、应变片组A(23)、应变片组B(25)、应变片组C(27)、应变片组D(29)、挡板侧应变片通电，用S型拉力传感器(8)记录钢丝绳(4)动态载荷的变化，用应变片组记录钢丝绳(4)对双折线卷筒(16)表面的动态应力，挡板侧应变片记录不同层钢丝绳(4)对双折线卷筒(16)挡板的动态应力；

e)、通过改变钢丝绳(4)的缠绕层数及伺服电动缸(9)的交变位移幅值，模拟不同缠绕层及不同动态载荷下钢丝绳(4)对双折线卷筒(16)表面及挡板的动态接触应力。