CN106840934B - 一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置 - Google Patents

Abstract

一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置，包括实验台，实验台的顶部设有三相异步电机，三相异步电机的输出端连接有凸轮，凸轮的底部通过振幅调节机构与弹性板的顶部连接，弹性板的底部刚性连接于振动件，振动件的顶部和底部设有第一夹紧件用于夹持竖向钢丝绳，振动件水平的一侧设有液压缸，液压缸的输出端设有第二夹紧件用于夹持水平钢丝绳，水平钢丝绳的中部套在竖向钢丝绳上，其端部固定于第二夹紧件，通过三相异步电机带动凸轮转动，驱动弹性板上下振动，以带动振动件及竖向钢丝绳上下移动，竖向钢丝绳与水平钢丝绳产生微动摩擦，可在速率、振幅、载荷可控条件下逼真的模拟钢丝绳内部钢丝之间的微动磨损，以检验钢丝绳的的微动磨损及使用寿命。

Description

一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置

技术领域

本发明属于钢丝绳微动磨损试验装置，特别是涉及一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置。

背景技术

矿井提升机是煤矿生产和挖掘中使用的重要设备，它是运送煤炭、人员、物料、等的主要通道，而提升钢丝绳作为矿井提升机中的重要组成部分，它起到连接提升容器与提升机的作用。

钢丝绳的强度大小及其寿命长短对提升机的可靠性水平有重要作用，而直接影响到提升机的安全和矿井生产。因此通过微动磨损实验机，以验证矿用钢丝绳微动磨损和使用寿命，并探索有效的方法来减少微动磨损，从而减少疲劳断钢丝绳延长的重要意义的可靠性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置，在速率、振幅、载荷可控条件下更加逼真的模拟矿井提升用钢丝绳内部钢丝之间发生的微动磨损。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置，包括实验台，所述实验台的顶部设有三相异步电机，所述三相异步电机的输出端连接有凸轮，所述凸轮的底部通过振幅调节机构与弹性板的顶部连接，所述弹性板的一端固定于所述实验台，另一端悬空，所述弹性板的底部刚性连接于振动件，所述振动件的顶部和底部相应位置处设有第一夹紧件用于夹持竖向钢丝绳，所述振动件水平的一侧设有液压缸，所述液压缸的输出端设有第二夹紧件用于夹持水平钢丝绳，所述水平钢丝绳的中部套在所述竖向钢丝绳上，其端部固定于所述第二夹紧件，通过所述三相异步电机带动所述凸轮转动，驱动所述弹性板上下振动，以带动所述振动件及所述竖向钢丝绳上下移动，所述竖向钢丝绳与所述水平钢丝绳产生微动摩擦。

进一步，所述振幅调节机构包括支架及连杆，所述支架的顶部固定有从动轮与所述凸轮接触，所述支架的底部设有水平的通槽，所述连杆的顶部连接于所述通槽，所述连杆的底部抵触于所述弹性板的顶面，通过调节所述连杆在所述通槽内的位置，来调节所述弹性板的振幅。

进一步，所述支架的边缘沿所述通槽延伸方向设有刻度。

进一步，所述支架水平的两端设有锁紧螺钉，当所述连杆在所述通槽内位置固定时，通过所述锁紧螺钉锁紧。

进一步，所述实验台的侧面固定有支撑块，所述支撑块上设有通孔供所述支架的竖直部分穿过，当所述凸轮转动时，所述支撑块限制所述支架仅沿竖向移动。

进一步，所述弹性板的底面设有振动加速度传感器，用于测量所述弹性板的振幅。

进一步，所述弹性板的底部一体的向下延伸有立柱，所述立柱的底部通过螺栓拧紧固定在所述振动件上。

进一步，所述第一夹紧件上设有第一拉力传感器，用于监测所述竖向钢丝绳在磨损过程中的拉力。

进一步，所述第二夹紧件上设有第二拉力传感器，用于测量和控制由所述液压缸加载提供的初始拉力。

进一步，所述振动件的底部设有弹簧，用于提供所述振动件向上运动的回弹力。

本发明的有益效果：

竖向钢丝绳通过振动件进行预紧及固定，水平钢丝绳通过液压缸进行预紧及固定，通过调节电机驱动凸轮转动，从而使一端固定的弹性板上下振动，与弹性板相连的振动件随之振动，不动的水平钢丝绳与随着振动件做往复上下运动的竖向钢丝绳之间产生连续的微动摩擦，本发明可在振动的速率、振幅、载荷可控条件下较逼真的模拟钢丝绳内部钢丝之间的微动磨损，以检验钢丝绳的的微动磨损及使用寿命，防止矿用钢丝绳微动疲劳损伤。

附图说明

图1为本发明矿用钢丝绳微动磨损实验装置的结构示意图；

图2为图1中振幅调节机构的结构示意图；

图3为图1的前视图；

图4为本发明矿用钢丝绳微动磨损实验装置中竖向钢丝绳与水平钢丝绳连接的示意图；

图中，1—实验台、2—三相异步电机、3—凸轮、4—支架、5—从动轮、6—通槽、7—连杆、8—锁紧螺钉、9—支撑块、10—通孔、11—弹性板、12—振动加速度传感器、13—立柱、14—振动件、15—第一夹紧件、16—第一拉力传感器、17—液压缸、18—第二夹紧件、19—第二拉力传感器、20—弹簧、21—竖向钢丝绳、22—水平钢丝绳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1及图4，本发明提供一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置，包括实验台1，实验台1的顶部设有三相异步电机2，三相异步电机2内装有变频调节器，三相异步电机2的输出端连接有凸轮3，凸轮3的底部通过振幅调节机构与弹性板11的顶部连接，弹性板11的一端固定于实验台1，另一端悬空，弹性板11的底部刚性连接于振动件14，振动件14的顶部和底部相应位置处设有第一夹紧件15用于夹持竖向钢丝绳21，振动件14水平的一侧设有液压缸17，液压缸17的输出端设有第二夹紧件18用于夹持水平钢丝绳22，水平钢丝绳22的中部套在竖向钢丝绳21上，其端部固定于第二夹紧件18，通过三相异步电机1带动凸轮3转动，驱动弹性板11上下振动，以带动振动件14及竖向钢丝绳21上下移动，竖向钢丝绳21与水平钢丝绳22产生微动摩擦。

如图1至图3，振幅调节机构包括支架4及连杆7，支架4竖直部分的顶部固定有从动轮5与凸轮3接触，支架4的底部设有水平的通槽6，通槽6内装有连杆7，连杆7的顶部连接于通槽6，连杆7的底部抵触于弹性板11的顶面，通过调节连杆7在通槽6内的位置，即改变悬臂梁的作用点，来调节弹性板11的振幅。支架4水平部分的边缘沿通槽6延伸方向设有刻度，当调节连杆7位置时，可以直接根据刻度读取调节距离。支架4水平的两端设有锁紧螺钉8，锁紧螺钉8穿入通槽6内，当连杆7在通槽6内位置固定时，通过锁紧螺钉8在水平方向上锁紧连杆7，同时连杆7顶部通过螺栓锁紧至通槽6上，从而将连杆7与支架4固定起来，共同运动。实验台1的侧面固定连接有支撑块9，支撑块9上设有通孔10供支架4的竖直部分穿过，当凸轮3转动时，支撑块9限制支架4仅沿竖向移动，避免水平面内的运动。当凸轮3被三相异步电机2带动转动时，凸轮3推动从动轮5竖向移动，从而推动支架4及连杆7竖向移动，连杆7的底部抵触于弹性板11的顶面，从而推动弹性板11悬空的一端上下振动。

如图1、图3及图4，弹性板11的底面设有振动加速度传感器12，用于测量弹性板11的振幅。弹性板11的底面一体的向下延伸有立柱13，立柱13的底部通过螺栓拧紧固定在振动件14的顶面上。振动件14成框形，在本实施例中，第一夹紧件15为连接于振动件14板面的挂钩，振动件14顶面和底面的挂钩朝向彼此设置，竖向钢丝绳21的两端也具有挂钩，彼此挂钩相扣接，从而将竖向钢丝绳21连接在振动件14上，通过振动件14来对竖向钢丝绳21进行预紧及固定。振动件14一侧的液压缸17固定在实验台1上，其输出端沿水平方向伸缩，第二夹紧件18为设置在液压缸17输出端的两个挂钩，两个挂钩分别朝向相反的方向弯折，从而供水平钢丝绳22的两端挂住，水平钢丝绳22通过液压缸17进行预紧及固定。在其它实施例中，第一夹紧件15和第二夹紧件18也可以通过其它的连接方式连接于竖向钢丝绳21和水平钢丝绳22。

如图3，第一夹紧件15上设有第一拉力传感器16，用于监测竖向钢丝绳21在磨损过程中的拉力，第二夹紧件18上设有第二拉力传感器19，用于测量和控制由液压缸17加载提供的初始拉力。

如图1及图3，振动件14的底部设有弹簧20，弹簧20的底部固定于实验台1的底面，顶部固定于振动件14的底面上，弹簧20可提供振动件14向上运动的回弹力和竖向的辅助支撑。振动件14的后侧还设有导轨(未图示)，用于导引振动件14沿竖向运动。

上述实验装置在实验时，先将竖向钢丝绳21连接在两个第一夹紧件15上，并通过振动件14来预紧，保证竖向钢丝绳21拉紧，然后将水平钢丝绳22的一端勾在第二夹紧件18上，另一端绕过竖向钢丝绳21并回折后勾在第二夹紧件18上，并通过液压缸17预紧，保证水平钢丝绳22拉紧，通过第二拉力传感器19来测量及控制初始拉力载荷。然后开启三相异步电机2，带动凸轮3转动，凸轮3转动过程中会推动振幅调节机构上下移动，从而通过连杆7推动一端固定的弹性板11上下振动，与弹性板11相连的振动件14随之振动，此时不动的水平钢丝绳22与随着振动件14做往复上下运动的竖向钢丝绳21之间产生连续的微动摩擦。在不同的载荷作用下，在规定的时间内进行实验，实验过程中使钢丝绳一直处于微动磨损状态，一定时间后将载荷卸载，然后在材料金相显微镜与SEM显微镜下观测钢丝绳表面磨损状态，从而检验钢丝绳的微动磨损及使用寿命。

本发明可以在振动的速率、振幅、载荷可控条件下进行多组实验，较逼真的模拟钢丝绳内部钢丝之间的微动磨损，以检验钢丝绳的的微动磨损及使用寿命，防止矿用钢丝绳微动疲劳损伤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于，包括:实验台，所述实验台的顶部设有三相异步电机，所述三相异步电机的输出端连接有凸轮，所述凸轮的底部通过振幅调节机构与弹性板的顶部连接，所述弹性板的一端固定于所述实验台，另一端悬空，所述弹性板的底部刚性连接于振动件，所述振动件的顶部和底部相应位置处设有第一夹紧件用于夹持竖向钢丝绳，所述振动件水平的一侧设有液压缸，所述液压缸的输出端设有第二夹紧件用于夹持水平钢丝绳，所述水平钢丝绳的中部套在所述竖向钢丝绳上，其端部固定于所述第二夹紧件，通过所述三相异步电机带动所述凸轮转动，驱动所述弹性板上下振动，以带动所述振动件及所述竖向钢丝绳上下移动，所述竖向钢丝绳与所述水平钢丝绳产生微动摩擦；

所述振幅调节机构包括支架及连杆，且支架为L型结构，所述支架的竖向部顶部固定有从动轮与所述凸轮接触，所述支架的水平部设有通槽，所述连杆的顶部连接于所述通槽，所述连杆的底部抵触于所述弹性板的顶面，通过调节所述连杆在所述通槽内的位置，来调节所述弹性板的振幅。

2.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述支架的边缘沿所述通槽延伸方向设有刻度。

3.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述支架水平的两端设有锁紧螺钉，当所述连杆在所述通槽内位置固定时，通过所述锁紧螺钉锁紧。

4.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述实验台的侧

面固定有支撑块，所述支撑块上设有通孔供所述支架的竖直部分穿过，当所述凸轮转动时，所述支撑块限制所述支架仅沿竖向移动。

5.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述弹性板的底面设有振动加速度传感器，用于测量所述弹性板的振幅。

6.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述弹性板的底

部一体的向下延伸有立柱，所述立柱的底部通过螺栓拧紧固定在所述振动件上。

7.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述第二夹紧件上设有第一拉力传感器，用于监测所述竖向钢丝绳在磨损过程中的拉力。

8.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述第二夹紧件上设有第二拉力传感器，用于测量和控制由所述液压缸加载提供的初始拉力。

9.根据权利要求1所述的矿用钢丝绳微动磨损实验装置，其特征在于:所述振动件的底部设有弹簧，用于提供所述振动件向上运动的回弹力。