[发明专利]基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳评估系统

说明书

技术领域

本发明属于机械应力测试领域，具体涉及一种基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳评估系统。

背景技术

钢丝绳主要用于牵引架空绞线、固定杆塔、起吊构架设备等工作，其广泛应用于设备安装、起吊、拆卸、调试等工作中，使用频繁，所处环境恶劣，承受负荷复杂。钢丝绳作为起重机械最主要的零部件之一，也是起重作业中最为常用的吊索具。对钢丝绳的实时检测变成至关重要，钢丝绳的检测是一项复杂的工作，往往难以做到正确的损伤判断，对存在的安全隐患难以及时发现；严重时，钢丝绳一旦断裂将危及人身和设备安全。工程用长距离钢丝绳一向被视为“高危构件”，其承载的稳定可靠性将直接关系到工程作业人员及设备的安危，可以说钢丝绳的安全可靠状态备受各级管理部门的高度重视。目前所有各种钢丝绳的检验依据，如国际标准ISO4309-81等。但这些依据仅对外部断丝和磨损等破坏形式较为有效，对钢丝绳最为常见的疲劳损伤破坏形式则无法监测。目前，对钢丝绳的疲劳监测主要集中在桥梁的拉索方面。桥梁拉索两端固定，边界条件不会发生，且其所受到的冲击力相对有限，可以方便地采用振动法、压力环等设备进行疲劳监测。但起重机械的钢丝绳的长度和边界条件将随重物的起吊和下降而发生变化。同时，冲击力作用的时间短但对钢丝绳疲劳破坏的影响较大，故对监测系统的动态实时性提出了很高的要求。前期申请的实用新型专利《基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳在线监测系统》对五点弯曲测试的方法和监测做了详细的说明，但没有对监测到的数据进行科学评估，因此，发明基于无线传输的钢丝绳受力评估系统，建立钢丝绳疲劳实时评估理论方法并将其软件化，从而对起重机械钢丝绳疲劳破坏的不安全因素及时预警以便提前采取应对措施，防止出现重大的安全事故，具有深远的现实意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了实现钢丝绳实时疲劳评估，提供一种基于五点弯曲测试且采用无线传输的钢丝绳疲劳评估系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳评估系统，包括布置在现场的测量单元和采集单元，测量单元中的应变片与采集单元中的应变采集仪电连接，还包括布置在远端的评估单元和预警单元，评估单元、预警单元和采集单元中的无线发射盒之间通过无线网络进行数据传输；所述评估单元包括远端计算机和预存于计算机的雨流计数法和miner线性累积损伤理论评估软件；所述预警单元内设有钢丝绳疲劳阀值，钢丝绳的疲劳程度超过预设的阀值时，预警单元发出预警提示。

上述技术方案可实现对钢丝绳在线的疲劳评估，测量单元和采集单元测量采集到的钢丝绳疲劳强度实时数据通过无线网络传递给评估单元，评估单元经计算得到钢丝绳的疲劳强度，通过与预设的强度进行评估比较，将评估比较的结果传递给预警单元，当得到的结果超出预警单元预设值时，预警单元发出警告提示；无线网络的采用避免了对起重设备的干扰。

采用上述技术方案的基于五点弯曲测试的钢丝绳疲劳具有如下特点：1、能实时的检测钢丝绳的疲劳状态，及时发现隐患，防止出现重大完全事故，由于钢丝绳在作业中穿过五点完全测试钢架，金属基应变片及时的检查到钢丝绳的疲劳状态，金属基应变片将实时数据传递给应变采集仪，通过无线网络实现远程监控，通过远程计算机的计算及时预警，为使用安全提供了保障；2、结构简单，成本低廉，由于五点弯曲测试钢架可采用常用的金属材料焊接而成，保证五个支脚在一条直线即可；3、操作简单，应变片直接可将数据传递给无线发射盒，再经无线网络与远程监控系统进行配合，操作人员只需在远程监控系统前注意数据变化，超出可许范围时，监控系统自动发出预警；4、实现了数据采集和信号发射一体化功能，现场采集箱的设置使数据采集盒信号发射一体化。

作为本发明的进一步改进，所述预警提示为警铃发出的声音和系统发出的短信。发出的警铃声可告知现场的工作人员钢丝绳的工作状态，系统发出的短信可发至监管人员的手机或者其他终端上，提醒监管人员检查督察更换钢丝绳，防止安全事故的发生。

Miner线性累积损伤理论

线性疲劳损伤累积理论是指在循环载荷作用下，疲劳损伤是可以线性地累加的，各个应力之间相互独立、互不相关，当累加的损伤达到某一数值时，试件或构件就发生疲劳破坏。1945年M.A.Miner根据材料吸收净功的原理，提出了疲劳线性累积损伤的数学表达式。设材料在破坏时吸收的净功为W，材料经n₁次应力循环吸收的功为W₁，材料经N₁次应力循环后破坏，则有：