CN103411835B - 一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机,包括一个槽架，所述的槽架上设有能沿其滑动的上钳口小车和下钳口小车，所述的上钳口小车由设于槽架上的动力油缸驱动，所述的下钳口小车由其自带的电机驱动，且在槽架的两端各设有一个滑移转向轮，在所述的下钳口小车和上钳口小车上设有S型的夹紧钳口，所述的上钳口小车和下钳口小车均设于两个滑移转向轮之间，所述的滑移转向轮能沿着槽架横向移动。试验机充分吸收了现有缠绕法和直接夹持法技术和原理，并在此基础上进行有机集成，形成了缠绕夹紧法，实现了柔性体大拉力安全性在线试验的无损夹持。

Description

一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机

技术领域

本发明涉及一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机，可进行最大载荷为800kN的拉伸试验。

背景技术

按照GB/T8358-2006《钢丝绳破断拉伸试验方法》，对钢丝绳试件的卡紧方法有四种：套压法、浇铸法、直接夹持法和缠绕法。以上所述方法全部采用抽样检测方法，既在现有整根绳基础上截取一段，进行破断拉伸试验。该试验对于两端夹具体的要求是试验过程防止试件卡紧部位出现松动滑移，对于试件卡紧部位是否受到损伤没有明确提出并研究。该类方法适用于新绳的检测与验收，对于已经使用的钢丝绳，中间部位与绳头部位的性能将出现差异，从绳头取样将不再具有代表性，绳中间取样将对绳子带来破坏性影响。

目前国内电力建设施工用到大量的钢丝绳，该类绳为左右交互捻编制结构，拉伸受力后具有防扭功能，在导地线张力架线施工中广泛应用。由于该类绳使用环境恶劣，受力复杂，现场使用过程极易造成细股绳、绳丝磨损断裂。该类绳返回仓库后均为盘绕存放，如何采取一种合理方法展开钢丝绳进行全程监测，在线随机拉伸试验国内外还未有现成的试验机解决方案。

根据电力建设安全工作规程，电力施工企业每年需要对架线用防扭钢丝绳进行2倍安全负荷拉力试验，以检测该类绳是否可以继续安全使用，经试验检测合格后钢丝绳仍然需要投入使用。该类试验为安全性检验，不属于破坏性试验。目前各单位采用的方法之一是借鉴钢丝绳破断性拉力试验方法，抽样取段试验。在实际应用中多是从靠近绳头处取样，出现了抽样局限性问题。同时该类方法破坏了整绳的完整性，绳头接头部分处理不好容易带来隐患，与安全周期性检验的目的相背离。一些单位也采用钢丝绳卡头卡紧一段钢丝绳进行拉伸试验，该种方法实现了在线试验目的，但是对于绳盘内部的钢丝绳，由于无法有效展开，导致检测无法实现。同时钢丝绳卡头承载力不足，对钢丝绳表面未充分握触，试验过程易对钢丝造成二次挤压

目前针对钢丝绳拉力试验主要是采用钢丝绳专用夹具结合拉力试验机进行，现阶段关于钢丝绳拉力试验夹具的专利研究已取得部分成果。

在专利（CN 201120404556.9）中公开了一种钢丝绳整绳破断拉力试验缠绕夹具；该专利将钢绳的两端经过试验夹具缠绕在大绳轮上，并将绳头穿入大绳轮中，利用夹具固定销直接与普通拉力试验机的钳口连接，实施拉伸。该夹具只是适合于截取一段钢丝绳进行破断拉力试验，不能实现整盘钢丝绳随机取段进行非破坏性的在线安全性试验，且钢丝绳必须整圈缠绕在绳轮上，特别对于大直径钢丝绳，试验操作复杂。

在专利（CN 201120541577.5）中公开来了一种钢丝绳破断拉力试验夹具，该专利在试验过程中将钢丝绳缠绕在缠绕槽中，通过人工旋紧螺栓、螺母压紧钢丝绳头，达到固定钢丝绳的目的，进而进行钢丝绳的破断拉力试验。该专利同样只是适合于截取一段钢丝绳进行破断拉力试验，不能实现整盘钢丝绳随机取段进行非破坏性的在线安全性试验，且缠绕与夹紧依靠人工操作，效率较低，夹紧不够稳定。

在专利（CN 201210297986.4）中公开了一种钢丝绳拉力试验机夹具，该专利通过上、下夹具上的导向块圆弧形槽承担钢丝绳试样拉伸试验时涨紧力，使钢丝绳试样断裂在中间位置，避免了钢丝绳断头出现在夹持部位而使试验失效的问题。该专利仍然只是适合于截取一段钢丝绳进行破断拉力试验，主要适于微、细型钢丝绳的拉力试验，且上、下夹具在试验机上固定，试件长度不可调整。

从目前文献资料检索得知，国内一些学者及科研人员也对钢丝绳破断拉力试验进行了研究，提出了多种试验夹具，并结合柔性体样件特点进行了一些改进。

在文献“材料拉力试验机夹持器结构的改进”中公开了一种对细的柔性体采用缠绕后压紧的方法进行材料拉伸试验，文献分析了金属丝专用夹持器、橡胶“V”型带夹持器和偏心轮夹持器的结构，并针对这些夹持器存在的问题进行了改进。该方法仅适合载荷为10KN的材料拉伸试验，且为取段破断拉力试验。

文献“液压钢丝绳拉力试验台的设计与制造”针对抽油机用钢丝绳进行了液压钢丝绳拉力试验台的设计与制造研究，在试验机上根据抽油机不同钢丝绳长度不同的特点，设置了多处不同长度的钢丝绳固定悬挂点，以实现对不同长度钢丝绳的破断拉力试验。

综上所述，目前国内关于钢丝绳的拉力试验主要体现在截取端头进行离线破断拉力试验方面，且对于不同长度的钢丝绳试样，在试验机上采取设置多处不同长度钢丝绳固定悬挂点的方式。目前资料检索的钢丝绳拉力试验机存在以下三个方面的问题：其一，均为截取一段钢丝绳进行离线拉力试验, 该方法对于全长受力型钢丝绳不能客观评价钢丝绳的真实安全状况；其二，国标推荐的四种夹具试验方法也均为适合于取样的离线破断拉力试验，且对于拉力较大的钢丝绳安全性测试试验往往对夹持端产生损伤；其三，目前的钢丝绳拉力试验机多为单一功能，主要进行破断拉力试验，尚未发现有针对钢丝绳及其附件的多功能、无损伤、在线拉力试验机。因此，开发研究一种适合于钢丝绳及其附件的无损在线多功能拉力试验设备，具有重要的工程意义及理论价值。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点,本发明提供一种适用于钢丝绳及其附具的拉伸用试验机。该试验机可实现钢丝绳的无损伤夹持、在线拉力试验、钢丝绳联接用U型环的安全性拉力试验等一机多用功能。

本发明采用的技术方案如下:

一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机, 包括一个槽架，所述的槽架上设有能沿其滑动的上钳口小车和下钳口小车，所述的上钳口小车由设于槽架上的动力油缸驱动，所述的下钳口小车由其自带的电机驱动，且在槽架的两端各设有一个滑移转向轮，在所述的下钳口小车和上钳口小车上设有S 型的夹紧钳口，所述的上钳口小车和下钳口小车均设于两个滑移转向轮之间，所述的滑移转向轮能沿着槽架横向移动。

所述的槽架采用标准节设计，在槽架上设有导轨，所述的上钳口小车和下钳口小车沿其来回滑动。

所述的槽架的侧立面等距离的设有镗孔，所述的下钳口小车通过插销与镗孔连接在联接，实现试件长度可调。

所述的上钳口小车与动力油缸的拉伸架相联，油缸伸缩实现上钳口小车滑移，完成钢丝绳的拉伸试验。

所述的上钳口小车和下钳口小车上均设有排拉结构；

所述的上钳口小车和下钳口小车各自均包括动夹紧钳口和定夹具钳口，所述的动夹紧钳口与定夹紧钳口之间形成供钢丝绳穿过的圆管形的S型空隙。

所述的定夹具钳口包括一个墩粗轴，在所述的墩粗轴上安装有一个缠绕轮，所述的缠绕轮截面上设有与钢丝绳配合的圆弧形凹型槽。

所述的动夹具截面整体为S型的凸起状。动夹具和定夹具组合后形成类似圆管形的弯曲空间。

所述的动夹紧钳口通过螺纹连接销I与连接件I相连，动力油缸的活塞杆通过两个半圆法兰、螺钉连接在连接件I上，实现活塞杆与动夹紧钳口的联接。

所述的排拉机构，包括连接杆I，连接杆II，所述的连接杆I一端通过销II与底座相连，另一端与连接套螺纹连接，所述的连接套通过销III与连接杆II 连接，所述的连接杆II上设有至少一个与U型环连接的拉杆，所述的拉杆通过一端销VI与连接杆II连接，另一端连接一个滚轮，所述的滚轮与U型环连接。

本发明的工作过程如下：

不进行拉力试验时钢丝绳在两个滑移转向轮上面走线，当需要进行拉力试验时，滑移转向轮移向试验槽架正中，人工将钢丝绳挑入试验槽，钢丝绳清洗保养线停止运行，进行钢丝绳的拉力试验，首先钢丝绳进入钳口时，在液压油缸动的平推运动作用下动钳口移动合模，实现缠绕与夹持结合的钢丝绳拉力试验夹持法。由于钳口由一组缠绕轮与S型动钳口构成，钢丝绳在其中多次弯曲，产生摩擦轮表面摩擦效应，此方法体现了钢丝绳拉力试验的缠绕法；而动钳口在液压缸的驱动下夹紧钢丝绳，则体现了钢丝绳拉力试验的直接夹持法。由于多次弯曲产生了较大的摩擦力，在同样拉伸力情况下，此时的夹紧力相对平口直接夹持将大大缩小，实现钢丝绳的在线安全性拉力测试。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过将缠绕式夹紧和平推压紧方法结合的自动夹紧钢丝绳方式实现了钢丝绳大载荷无损伤拉力试验。该夹具充分吸收了现有缠绕法和直接夹持法技术和原理，并在此基础上进行有机集成，形成了缠绕夹紧法，实现了柔性体大拉力安全性在线试验的无损夹持。其中，缠绕轮充分利用了在有效长度上增加接触面积，且不损伤钢丝绳的理念，钢丝绳的S型弯曲，有效加大了对钢丝绳的握触面积和长度，在相同摩擦材料和压紧力情况下提高了对钢丝绳的静摩擦力。钢丝绳在缠绕轮及S型动夹具组成的空间内经过多次弯曲，产生摩擦轮表面摩擦效应，摩擦力逐步衰减，动夹具平推压紧力相应可以减小，可以有效降低对钢丝绳的压紧损伤。缠绕夹持法在方法与技术上实现了突破，创新地提出了一种钢丝绳无损拉力检验试验方法。

（2）基于柔性体的无损伤夹持，可以实现钢丝绳的不破断随机取样在线拉力测试，对检验整盘钢丝绳能否安全使用提供了有效保障。由于该夹具对柔性体受较大拉力情况下的无损伤夹持，可以进行钢丝绳的随机在线拉力试验，并保障钢丝绳在任意展开段落的安全性拉力测试。

（3）研究开发的带排拉功能的综合夹具实现了拉力试验机一具多用功能。排拉机构中的多拉头装置，可以同时进行4排串联U型环的拉伸，在不拆卸夹具的情况下完成多个U型环的同时拉伸试验，实现了拉力试验机的一具多用功能。

（4）所开发的下钳口小车可以通过试验槽侧立面上的多个孔以及手动插销，实现不同长度试件的拉伸要求。

附图说明

图1 本发明的整体结构俯视图；

图2 为图1的B-B剖视图；

图3 下钳口小车结构俯视图；

图4 为图3的A-A剖视图；

图5为图3的B-B剖视图；

图中：1滑移转向轮I，2槽架 ，3 下钳口小车，4上钳口小车，5动力油缸，6滑移转向轮II，7导轨I，8夹紧钳口，9平推夹持油缸，10缠绕轮I，11排拉结构，12 减速器，13车轮，14 导轨II，15驱动电机，16底座、17联接螺钉、18小车插销套I、19拉杆座、20墩粗轴、21缠绕轮II、22动夹紧钳口、23螺纹联接销、24连接件、25螺钉、26半圆法兰、27液压缸、28联接销、29小车插销、30小车插销套II，31销I、32连接杆、33连接套、34销II、35拉杆、36销III、37滚轮。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明进行详细说明：

试验机由以下主要零部件组成，如图1、图2所示，包括上钳口小车4、下钳口小车3（与拉力试验机主油缸相联的为称为上钳口小车和自带电机沿试验槽导轨移动的称为下钳口小车）， 滑移转向轮I 1、滑移转向轮II 6、拉伸动力油缸5， S型动夹紧钳口8，缠绕轮I 10，平推夹持油缸9，拉伸试验槽架2，上钳口小车移动导轨7，排拉结构11，减速器12，车轮13，导轨II14，驱动电机15，另外还有与之配套的油源、油电控制部分。

槽架2上设有能沿其滑动的上钳口小车4和下钳口小车3，上钳口小车4由设于槽架2上的动力油缸驱动，下钳口小车4由其自带的电机驱动，滑移转向轮I1和滑移转向轮II6设于槽架的两端，在所述的下钳口小车4和上钳口小车3上各设有S 型的夹紧钳口。

该试验机试验槽采用标准节设计方式，便于组合装配，试验槽上平面铺设导轨，上、下钳口小车可在其上面移动。试验槽架2侧立面等距离镗孔，下钳口小车在驱动电机15、减速器12等的驱动下，在试验槽架2上移动，通过插销将下钳口小车与试验槽架联接，实现试件长度可调；而上钳口小车4与主油缸拉伸架相联，油缸伸缩实现上钳口小车4滑移，完成钢丝绳的拉伸试验。不进行拉力试验时钢丝绳在可滑移转向轮1和6上面走线，当需要进行拉力试验时，可滑移转向轮I 1和可滑移转向轮II 6移向试验槽正中，人工将钢丝绳挑入试验槽，钢丝绳清洗保养线停止运行，进行钢丝绳的拉力试验，实现钢丝绳的在线安全性拉力测试。

夹具及其在试验槽架上的定位结构如图3、图4、图5所示，它主要由底座16、联接螺钉17、小车插销套I18、拉杆座19、墩粗轴20、缠绕轮II 21、动夹紧钳口22、螺纹联接销23、连接件24、螺钉25、半圆法兰26、液压缸27、联接销28、小车插销29、小车插销套II30等组成。缠绕轮21通过墩粗轴20以及与28相同的联接销固定在底座16上，S型动夹紧钳口22通过螺纹联接销22与连接件24相连，液压缸27的活塞杆通过两个半圆法兰26、螺钉25连接在件24上，实现活塞杆与S型动夹紧钳口22的联接。作为定夹具钳口的缠绕轮截面有圆弧型凹型，动夹具截面整体为S曲线凸型，动夹具和固定夹具组合后形成类似圆管形的弯曲空间。钢丝绳进入钳口时，在液压油缸动27的平推运动作用下动钳口移动合模，实现缠绕与夹持结合的钢丝绳拉力试验夹持法。由于钳口由一组缠绕轮与S型动钳口构成，钢丝绳在其中多次弯曲盘绕，产生摩擦轮表面摩擦效应，此方法体现了钢丝绳拉力试验的缠绕法；而动钳口在液压缸27的驱动下夹紧钢丝绳，则体现了钢丝绳拉力试验的直接夹持法。由于多次弯曲盘绕产生了较大的摩擦力，在同样拉伸力情况下，此时的夹紧力相对平口直接夹持将大大缩小。因此，集成了缠绕法与直接夹持法的缠绕夹持法，可以实现钢丝绳的无损拉力试验，而现场800KN拉力试验充分证明了该方法的有效性。该夹具结构可以配合盘绕式钢丝绳展开、清洗、保养装置，不破断随机取样进行钢丝绳的在线拉力测试，实现对整盘钢丝绳安全性的全程监控。

夹具整体在拉力试验槽中的定位如图4所示，由手动插销29穿过拉伸试验槽架上的通孔插入拉杆座19的套中，实现下钳口小车的定位。根据试件长度的不同，在拉伸试验槽架上有若干个销孔，为了防止磨损分别在夹具及试验槽架上配置了小车插销套I 18和小车插销套II 30。

进行U型环安全试验的排拉结构如图5所示，它主要由销I31、连接杆32、连接套33、销II34、拉杆35、销III36、滚轮37等组成。连接杆32通过销I31与夹具相连，连接杆32与连接套33通过螺纹相连，滚轮37为连接被测试U型环的滚轮，它通过销III36连接在35拉杆上，拉杆35通过销II34、连接套33等实现与夹具体的连接。在该排拉机构中有4个拉头，每个拉头可以实现一串串联的U型环的连接，四个拉头可以同时实现4排串联U型环的拉伸，其4个拉伸长度的微调可以通过拉杆35(见图5、图3) 端部的螺纹调节，由此可以实现多个U型环的同时拉伸试验。

本发明利用缠绕和直接夹持法集成的专用夹具实现对钢丝绳等细长柔性体的无损伤夹紧，从而实现钢丝绳的在线安全性检测拉伸试验或离线破断拉伸试验，同时可利用排拉附具一次试验完成多个钢丝绳连接用U型环的安全性拉伸检测。

Claims (5)

1.一种无损伤多功能卧式在线拉力试验机, 包括一个槽架，其特征在于：所述的槽架上设有能沿其滑动的上钳口小车和下钳口小车，所述的上钳口小车由设于槽架上的动力油缸驱动，所述的下钳口小车由其自带的电机驱动，且在槽架的两端各设有一个滑移转向轮，在所述的下钳口小车和上钳口小车上设有S 型的夹紧钳口，所述的上钳口小车和下钳口小车均设于两个滑移转向轮之间，所述的滑移转向轮能沿着槽架横向移动；

所述的上钳口小车和下钳口小车各自均包括动夹紧钳口和定夹具钳口，所述的动夹紧钳口与定夹具钳口之间形成供钢丝绳穿过的圆管形的S型空隙；

所述的定夹具钳口包括一个墩粗轴，在所述的墩粗轴上安装有一个缠绕轮，所述的缠绕轮截面上设有与钢丝绳配合的圆弧形凹型槽；

所述的动夹紧钳口截面整体为S型的凸起状。

2. 如权利要求1所述的拉力试验机，其特征在于：所述的槽架采用标准节设计，在槽架上设有导轨，所述的上钳口小车和下钳口小车沿其来回滑动。

3. 如权利要求1所述的拉力试验机，其特征在于：所述的槽架的侧立面等距离的设有镗孔，所述的下钳口小车通过插销与镗孔连接在槽架上。

4. 如权利要求1所述的拉力试验机，其特征在于：所述的动夹紧钳口通过销I与连接件I相连，动力油缸的活塞杆通过两个半圆法兰、螺钉连接在连接件I上。

5. 如权利要求1所述的拉力试验机，其特征在于：所述的上钳口小车和下钳口小车相邻且相对的侧面均设有一个与其相连的排拉机构，所述的排拉机构包括连接杆I，连接杆II，所述的连接杆I一端通过销II与底座相连，另一端与连接套螺纹连接，所述的连接套通过销III与连接杆II 连接，所述的连接杆II上设有至少一个与U型环连接的拉杆，所述的拉杆通过一端销VI与连接杆II连接，另一端连接一个滚轮，所述的滚轮与U型环连接。