[发明专利]钢丝绳内部多丝螺旋接触检测装置和检测方法

说明书

本发明公开了一种钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤检测装置及检测方法，装置包括支撑装置，所述支撑装置上设有疲劳钢丝加载组件、以及以一定交叉角和预应力与所述疲劳钢丝螺旋接触的加载钢丝组件；状态监测装置；利用本发明装置能够模拟钢丝绳内部多钢丝螺旋接触微动疲劳损伤状况，并且实时监测钢丝绳内部多钢丝的扭矩、摩擦力、温度场、摩擦系数，揭示多钢丝螺旋接触微动疲劳断裂机理、评价多钢丝微动损伤演化和多钢丝微动疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤检测装置和方法，尤其适用于模拟钢丝绳内部多钢丝螺旋接触形式下拉-拉、拉-扭等复合微动运动模式，用于监测钢丝绳内部多钢丝螺旋接触微动疲劳和摩擦磨损状况的试验装置和方法。

背景技术

钢丝绳是以一定捻角由丝捻成股、再以股捻成绳的具有三维螺旋空间结构，具有承载能力大、柔韧性好、运动平稳无噪音等优点，被广泛应用于矿井提升机、起重机、电梯和架空索道等领域。

钢丝绳是由许多螺旋要素（钢丝或绳股）组成的复杂构件，在矿井提升过程中，提升钢丝绳承受循环拉伸和弯曲载荷，导致绳内钢丝间产生微米级的相对滑移和扭转，在接触载荷作用下接触钢丝间产生切向力作用，即发生微动磨损现象。矿井提升钢丝绳受到循环的拉伸和扭转耦合作用导致裂纹的萌生、扩展和最终断裂，加速钢丝绳疲劳断丝和影响钢丝绳使用可靠性。因此，亟需研制用于钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤等特性检测的装置。

本发明提出了一种钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤检测装置和方法，实时动态监测螺旋结构下多钢丝微动疲劳过程中在不同微动疲劳参数（微动频率、微动振幅、交变载荷、扭转角、接触力、交叉角、接触弧度）下钢丝间的扭矩、摩擦力、温度场、摩擦系数，用以揭示多钢丝螺旋接触微动疲劳断裂机理、评价多钢丝微动损伤演化和多钢丝微动疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供了一种钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤检测装置和方法，能够在一台试验机上模拟不同工况条件下钢丝绳内部多钢丝螺旋接触形式下拉-拉、拉-扭等复合微动运动模式。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢丝绳内部多丝螺旋接触疲劳、磨损和损伤检测装置，包括支撑装置，所述支撑装置上竖向设置有一疲劳钢丝，疲劳钢丝的一端设有疲劳钢丝旋转机构，用于带动疲劳钢丝绕自身轴线进行旋转；另一端设有疲劳钢丝张紧机构，用于对疲劳钢丝进行预张紧力加载，还包括：

加载钢丝组件，用于以一定交叉角和预应力与所述疲劳钢丝螺旋接触，所述加载钢丝组件包括：凹形钢丝加载机构和凸形钢丝加载机构，其中，

凹形钢丝加载机构设置于疲劳钢丝的一侧，包括：

第一门形支撑架，第一门形支撑架前端设有凹形加载块，凹形加载块上设有用于嵌设凹形加载钢丝的水平凹槽；

两组第一加载单元，反向对称设置在第一门形支撑架的左、右两侧，每组第一加载单元均包括用于带动凹形加载钢丝绕自身轴线旋转的第一扭转驱动单元和用于对凹形加载钢丝施加张紧力的第一张紧力加载单元，凹形加载钢丝的中部嵌设在凹形加载块的凹槽上，一端与第一扭转驱动单元连接，另一端与第一张紧力加载单元连接；

第一交叉角调节机构，用于调节凹形加载钢丝与疲劳钢丝之间的交叉角度；

第一定位机构，用于带动凹形加载钢丝以一定的预应力与疲劳钢丝相接触；

凸形钢丝加载机构设置于疲劳钢丝的另一侧，包括：

第二门形支撑架，第二门形支撑架前端设有凸形加载块，凸形加载块上设有用于嵌设凸形加载钢丝的水平凹槽；