CN107741369A - 一种可调节包角的绳疲劳磨损测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，其机械部分包括主动轮组件、导向轮组件、从动轮组件、包角调节机构和支撑框架。其中主动轮组件和缠绕轮组件安装在支撑框架上，导向轮组件安装在包角调节机构上，被测绳从主动轮引出，经过导向轮和从动轮，末端可挂标准砝码。包角调节机构可在手轮的驱动下调节被测绳包角；测试装置控制系统可驱动被测试绳重复往返运行以测试其疲劳磨损性能，并实时监测试验状态；此外，控制软件可对包角、行程、负载、试验次数等参数进行设置，并通过读取拉压传感器输出数据记录被测绳的拉力数值。本发明可对被测绳包角进行调节，可针对不同工况进行试验，适应性广。

Description

一种可调节包角的绳疲劳磨损测试装置

技术领域

本发明属于试验测试技术领域，涉及一种可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，可用于钢丝绳、凯夫拉绳等耐磨性的研究。

背景技术

绳驱动作为一种较常使用的驱动方式，具有自重轻、强度高、承载大、运行平稳且无噪声、弹性好、能够传递长距离的载荷、能承受多种载荷和变载荷等特点，适宜于牵引、拉拽、捆扎等多方面的用途，广泛应用于航空、机械、造船、采矿、农林业中。

绳驱动在长期使用中，除绳的外层绕过卷筒或滑轮时受到强大的拉力外，还反复受到弯曲与挤压作用而引起疲劳，再加上磨损，导致绳系统失效，严重可导致绳的断裂。因此，在重要场合中绳系统的疲劳磨损测试是必不可少的，典型的绳系统是由驱动轮、导向轮与从动轮组合而成，且具有不同包角，而现在缺少一种通用的测试工装进行试验。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，可对不同的绳系统进行疲劳磨损测试。

本发明可调节绳包角的绳磨损测试装置，在支撑框架顶部左右两侧设置有驱动轮与从动轮；同时在支撑框架上还安装有导向轮；导向轮轴心位于驱动轮与从动轮轴心连线的垂直平分线上；且驱动轮、导向轮与从动轮轴心位于同一竖直平面上。

上述导向轮安装于拉压传感器上，并一同安装于调节机构上，由调节机构调节导向轮上下位置，由拉压传感器测量对导向轮上绳的张紧力进行检测。上述

被测绳缠绕于驱动轮上，始端与驱动轮固定，被测绳绕过导向轮，通过导向轮使被测绳产生包角，最后被测绳绕过从动轮，末端悬挂砝码。

本发明可调节绳包角的绳磨损测试装置由控制部分进行控制，包括电机驱动器、数据放大器与采集器与主控器。其中，电机驱动器控制直流伺服电机精确的转动速度与方向；数据放大器与采集器用来获得拉压力传感器测得受力；主控器用来对电机驱动器、拉压传感器、直流伺服电机的控制；且具有参数设置模块，包括导向轮的包角设置、加载重量设置、被测绳牵拉速度设置、从动轮直径设置、单次行程设置、试验次数设置。

针对上述可调节绳包角的绳磨损测试装置的测试方法为：

步骤1：将所被测绳一端固定安装于驱动轮上，随后将被测绳由导向轮下方绕过导向轮，随后再由从动轮上方绕过从动轮，并在被测绳末端挂上所需拉力对应的砝码。

步骤2：设置试验次数、加载重量、导向轮的包角、从动轮的直径、被测绳牵拉速度、单次行程参数，并根据要求的包角值与砝码重量计算传感器的理论值，调节导向轮上下位置使传感器实际值与理论值相等。

步骤3：依照设置参数进行循环运行，被测绳反复进行往复运动，测试被测绳疲劳磨损性能，达到试验次数设置或被测绳断裂时自动停止试验。

本发明的优点在于：

1、本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，可对被测绳包角进行调节，可针对不同工况进行试验，适应性广；

2、本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，可设置试验次数、加载重量、从动轮直径、拉绳速度、单次行程等参数，试验装置自动运行，操作方便；

3、本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，通过拉压力传感器实时监控绳拉力，绳磨损断裂或出现异常自动停止试验；

4、本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，轴系与轮间使用键与螺母进行安装，方便更换；

5、本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置，结构易于拆卸安装，且四角装有福马轮，可快速挪动固定。

附图说明

图1为本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置整体结构示意图；

图2为本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置中驱动轮组件结构示意图；

图3为本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置中导向轮组件结构示意图；

图4为本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置试验装置中包角调节机构结构示意图。

图5为本发明可调节包角的绳疲劳磨损测试装置中从动轮组件结构示意图；

图中：

1-驱动轮组件 2-导向轮组件 3-从动轮组件

4-包角调节机构 5-支撑框架 6-被测绳

101-驱动源 102-驱动轮轴承座 103-驱动轮轴

104-驱动轮 105-驱动轮组件安装板 106-联轴器

201-拉压传感器 202-导向轮轴承座 203-导向轮轴

204-导向轮 205-导向轮组件安装架 206-传感器连接架

207-凸台 301-从动轮 302-从动轮轴

303-从动轮轴承座 304-从动轮组件安装板 401-调节支架

402-直线导轨 403-进给滚珠丝杠 404-调节滑台

405-传动机构 501-福马轮 502-顶梁

503-中间梁

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明可调节绳包角的绳磨损测试装置，包括驱动轮组件1、导向轮组件2、从动轮组件3、包角调节机构4和支撑框架5，如图1所示。

所述支撑框架5为矩形框架结构，由铝型材搭建而成，方便拆卸安装。支撑框架5底面四角处安装有福马轮501，方便支撑框架5的移动。

支撑框架5顶面沿x轴方向设计有一条顶梁502，用来安装驱动轮组件1与从动轮组件3。支撑框架5后侧面中上位置设计有沿x轴方向中间梁503，中间梁503与顶梁502共同实现包角调节机构4的安装。导向轮组件2安装于包角调节机构4上。上述驱动轮组件1与从动轮组件3相对于导向轮组件2对称设置。

所述驱动轮组件1用于驱动被测绳往返运动，包括驱动源101、驱动轮轴承座102、驱动轮轴103与驱动轮104，安装在驱动轮组件安装板105上，如图2所示。其中，驱动源101为直流伺服电机，其上装有编码器，用来对直流伺服电机进行位置与速度控制，保证在试验过程中被测绳的运动模式与真实工况类似。电机安装架与驱动轮轴承座102安装在驱动轮组件安装板105上；直流伺服电机安装在电机安装架上，驱动轮轴103通过轴承安装于驱动轮轴承座102上；且直流伺服电机的输出轴与驱动轮轴103间通过联轴器106同轴相连。驱动轮104与驱动轮轴103间同轴键连接固定，并通过紧固螺母限制驱动轮104的轴向运动，保证在试验过程中直流伺服电机与驱动轮104间同步转动。上述结构的驱动轮组件1通过驱动轮组件安装板105固定安装于支撑框架5的顶梁502上，使驱动轮轴103向沿y轴方向设置，通过驱动轮组件安装板105方便了驱动轮组件1的安装拆卸。由此，被测绳缠绕于驱动轮104上，且被测绳始端与驱动轮104固定，通过直流伺服电机驱动驱动轮104顺逆时针转动，进而带动被测绳往返运动。

所述导向轮组件2用于使被测绳产生包角，包括拉压传感器201、导向轮轴承座202、导向轮轴203与导向轮204，安装在导向轮组件安装架205上，如图3所示。其中，拉压传感器201下端安装在导向轮组件安装架205上。导向轮轴203通过轴承安装于导向轮轴承座202上。导向轮轴承座202固定安装于传感器连接架206顶面，传感器连接架206底面与拉压传感器201顶端间贴合设置，通过传感器连接架206一侧设计的凸台207与拉压传感器201顶端同侧配合，实现传感器连接架与拉压传感器201间的定位；随后通过螺栓将传感器连接架与拉压传感器201固定。导向轮204与导向轮轴203间同轴键连接，并通过紧固螺母限制导向轮204的轴向运动。由此，被测绳可绕过导向轮204，通过导向轮204使得被测绳产生一定的包角；且由拉压传感器201对导向轮204上被测绳的张紧力进行检测；在已知砝码重量的情况，根据拉压传感器201数据即可得到被测绳包角。在调节过程中也可通过拉压传感器201实时数据，得到被测绳包角的实时角度，进而检测被测绳包角角度的变化情况。由于试验过程中可能会出现意外，如被测绳磨损严重断裂等，拉压传感器201也能进行实时监测控制测试装置急停。上述导向轮组件2通过导向轮组件安装架205安装于包角调节机构4的调节滑台404上，使导向轮轴203向沿y轴方向设置。

所述包角调节机构4用于对被测绳形成的包角进行调节，包括调节支架401、直线导轨402、进给滚珠丝杠403、调节滑台404与传动机构405，如图4所示。其中，调节支架401沿z轴方向竖直设置，上端固定于支撑框架5的顶梁502，下端固定于支撑框架5的中间梁503。直线导轨402为两条，沿z轴方向竖直安装于调节支架401上，左右对称布置。进给滚珠丝杠403设置于两条直线导轨402之间，且与两条直线导轨402平行；进给滚珠丝杠403两端分别通过滚动轴承安装于调节支架401上下两端设计的平台上。调节滑台404固定安装于进给滚珠丝杠403的丝杠螺母部分上，同时调节滑台404左右两端还分别固定于两条直线导轨402的直线滑块上，由此滚珠丝杠的丝杠部分的转动，可带动调节滑台404沿z轴方向上下移动。所述传动机构405为蜗轮蜗杆结构，方便滚珠丝杠调节。涡轮蜗杆结构安装在传动机构405安装盒内，通过传动机构405安装盒固定安装于调节支架401下端。涡轮蜗杆结构中，涡轮部分与滚珠丝杠403下端固连，由涡轮带动滚珠丝杠403转动。连接滚珠丝杠下端，蜗杆部分与手轮相连接，通过采用涡轮蜗杆结构，只需操作人员转动手轮，即可改变传动方向，实现调节滑台404的上下移动，带动导向轮组件2上下移动改变被测绳包角；且由于采用蜗轮蜗杆结构与滚珠丝杠，使调节滑台404具有很好的自锁能力，在试验过程中能保持其位置稳定。

所述从动轮组件3用于被测绳最后绕过后悬挂砝码，包括从动轮301、从动轮轴302与从动轮轴承座303，安装于从动轮轮组件安装板304上，如图5所示。其中，从动轮轴承座303安装于从动轮301组件支架上；从动轮轴302通过轴承安装在从动轮轴承座303上。从动轮301与从动轮轴302间同轴键连接固定，并通过紧固螺母限制从动轮301的轴向运动。上述结构的从动轮组件3通过从动轮组件安装板304固定安装于支撑框架5的顶梁502上，通过从动轮组件安装板304方便了驱动轮组件1的安装拆卸。被测绳从导向轮204绕过后，绕过从动轮301，末端悬挂所需砝码，加载重量。

在进行绳磨损测试过程中，可对导向轮204的包角、加载重量、被测绳牵拉速度、从动轮301的直径、单次行程、试验次数进行设置，且在测试过程可对测试时间进行预估，自动进行往复疲劳磨损试验。

本发明可调节绳包角的绳磨损测试装置的控制部分，包括电机驱动器、数据放大器与采集器与主控器。其中，由电机驱动器控制直流伺服电机精确的转动速度与方向。数据放大器与采集器用来获得拉压力传感器201测得受力。主控器用来实现对绳磨损测试装置的控制，包括对电机驱动器、拉压传感器201、直流伺服电机的控制；且具有参数设置模块，包括导向轮204的包角设置、加载重量设置、被测绳牵拉速度设置、从动轮302直径设置、单次行程设置、试验次数设置。

上述主控器根据设定参数可得到传感器理论值与测试所需时间预估值；其中传感器理论值在传感器值显示模块中进行显示，同时，主控器实时接收拉压传感器201获取的数据,在传感器值显示模块中进行实时显示。测试所需时间预估值在时间显示模块中进行显示，随着已试验次数变多，未试验次数减少，测试所需时间预估值会进行减少，类似倒计时。控制器上设计有传感器置零按键，由于拉压传感器201在测试前绳子还没有受力时，也会因为自身、被测绳、导向轮204与其它零件的重量，使拉压传感器201测量值不是零，但是目的为测量绳子的受力，因此通过控制器发送传感器指令，使拉压传感器201置零，之后被测绳再受力，测的就是被测绳上的受力。

针对上述结构的可调节绳包角的绳磨损测试装置，本发明还提供一种绳线疲劳磨损测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将所被测绳一端固定安装于驱动轮104上，随后将被测绳由导向轮204下方绕过导向轮204，随后再由从动轮301上方绕过从动轮301，并在被测绳末端挂上所需拉力大小的砝码。

步骤2：在主控器上设置试验次数、加载重量、导向轮204的包角、从动轮302的直径、被测绳牵拉速度、单次行程参数，由控制器根据要求的包角值与砝码重量计算传感器的理论值，并调节手轮调节手轮使得传感器实际值与理论值相等，此时，实际包角就是试验要求的包角。

步骤3：由主控器控制运行，使可调节绳包角的绳磨损测试装置依照设置参数进行循环运行，被测绳反复进行往复运动，可测试其疲劳磨损性能，达到试验次数设置或被测绳断裂时自动停止试验。

Claims (8)

1.一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：在支撑框架顶部左右两侧设置有驱动轮与从动轮；同时在支撑框架上还安装有导向轮；且导向轮轴心位于驱动轮与从动轮轴心连线的垂直平分线上；上述导向轮安装于拉压传感器上，并一同安装于调节机构上，由调节机构调节导向轮上下位置，由拉压传感器测量对导向轮上绳的张紧力进行检测。

2.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：支撑框架为矩形框架结构，底面安装有轮子。

3.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：驱动轮、导向轮与从动轮轴心位于同一竖直平面上。

4.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：驱动轮由直流伺服电机驱动转动，且通过安装有编码器，对直流伺服电机进行位置与速度控制。

5.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：调节机构采用滚珠丝杠传动方式，由蜗轮蜗杆结构驱动。

6.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：被测绳缠绕于驱动轮上，始端与驱动轮固定，被测绳绕过导向轮，通过导向轮使被测绳产生包角，最后被测绳绕过从动轮，末端悬挂砝码。

7.如权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置，其特征在于：由控制部分进行控制，包括电机驱动器、数据放大器与采集器与主控器；其中，电机驱动器控制直流伺服电机精确的转动速度与方向；数据放大器与采集器用来获得拉压力传感器测得受力；主控器用来对电机驱动器、拉压传感器、直流伺服电机的控制；且具有参数设置模块，包括导向轮的包角设置、加载重量设置、被测绳牵拉速度设置、从动轮直径设置、单次行程设置、试验次数设置。

8.针对权利要求1所述一种可调节绳包角的绳磨损测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将所被测绳一端固定安装于驱动轮上，随后将被测绳由导向轮下方绕过导向轮，随后再由从动轮上方绕过从动轮，并在被测绳末端挂上所需拉力对应的砝码；

步骤2：设置试验次数、加载重量、导向轮的包角、从动轮的直径、被测绳牵拉速度、单次行程参数，并根据要求的包角值与砝码重量计算传感器的理论值，调节导向轮上下位置使传感器实际值与理论值相等；

步骤3：依照设置参数进行循环运行，被测绳反复进行往复运动，测试被测绳疲劳磨损性能，达到试验次数设置或被测绳断裂时自动停止试验。