CN107870135A - 一种可变参数的缆绳寿命测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于缆绳测试技术领域，具体为一种可变参数的缆绳寿命测试装置及测试方法，第一支撑架上安装主动滚轮，主动滚轮由第一伺服电机驱动；第二支撑架上包括垂直的导轨，第一滑轮和第二滑轮可以沿着导轨上下滑动；第一滑轮下方设置有第一液压杆，第二滑轮上方设置有第二液压杆；第三支撑架上从动滚轮的轴两端分别安装在滑槽内，第三支撑架上还安装有速度传感器，待测缆绳形成一个环，分别套在主动滚轮和从动滚轮上；齿条架的一端安装在滚轮的轴上；第四支撑架上安装有齿轮，齿轮与齿条架上的齿条啮合。本发明可以通过模拟试验，在一定的应力下、一定的时间下，对试验过程中缆绳受的应力状态进行控制，并且研究其磨损状态。
Description
技术领域
本发明属于缆绳测试技术领域，具体为一种可变参数的缆绳寿命测试装置及测试方法。
背景技术
在某些大型工厂或景区，都有运用缆绳，长时间和各种负重状态下的不断使用缆绳，缆绳必将产生磨损。久而久之，可能会使缆绳处于危险状态。所以，研究缆绳在各种应力状态下一定时间工作后的磨损就显得尤为重要。
发明内容
本发明是为了解决缆绳磨损情况的相关问题，提供了一种可控应力状态的试验系统。具体技术方案为：
一种可变参数的缆绳寿命测试装置，包括平台基座，平台基座上依次分别固定安装第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架和第四支撑架；第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架和第四支撑架安装在同一条直线上；
所述的第一支撑架上安装主动滚轮和第一伺服电机，所述的主动滚轮由第一伺服电机驱动；
第二支撑架上包括垂直的导轨，还包括两个滑轮，分别为第一滑轮和第二滑轮；所述的第一滑轮和第二滑轮的轴两端分别安装在导轨内，第一滑轮和第二滑轮可以沿着导轨上下滑动；第一滑轮在第二滑轮下方；所述的第一滑轮下方设置有第一液压杆，第二滑轮上方设置有第二液压杆；
第三支撑架上开有一对水平的滑槽，从动滚轮的轴两端分别安装在滑槽内，第三支撑架上还安装有速度传感器，所述的速度传感器用于待测缆绳的速度；所述的待测缆绳形成一个环，分别套在主动滚轮和从动滚轮上；还包括齿条架，齿条架的一端安装在滚轮的轴上；
第四支撑架上安装有齿轮和第二伺服电机，所述的齿轮由第二伺服电机驱动，所述的齿轮下方安装有凹槽；所述的齿条架另一端放置在所述的凹槽内，并可以相对于凹槽滑动；所述的齿轮与齿条架上的齿条啮合。
所述的滑轮包括滑轮本体，滑轮本体轴心线上安装有滑轮轴，滑轮轴两端分别安装有支架上，所述的支架两侧还分别设置有轴，所述的轴两端分别安装在导轨内。
所述的导轨顶部设置有顶板，顶板可拆卸，第二液压杆安装在顶板上。
所述的第一伺服电机、第二伺服电机、第一液压杆、第二液压杆分别与工控计算机连接，由工控计算机控。
可以控制缆绳的拉应力(张力)、压应力(模拟负重)、转速、时长。
台伺服电机、两个液压杆和速度传感器都可以跟工控计算机进行数据反馈，实时控制各项参数。
改可变参数的缆绳寿命测试装置的测试方法，包括以下步骤：
准备磨损实验时，待测缆绳形成一个环，分别套在主动滚轮和从动滚轮上；在工控计算机上预设好各项参数，通过速度传感器检测缆绳实际速度，第二伺服电机控制待测缆绳的拉应力，第一液压杆、第二液压杆控制缆绳的模拟载荷，第一伺服电机控制主动滚轮的转速、工作时长；启动装置进行实验；
实验过程中，工控计算机实时采集速度传感器检测到待测缆绳的真实速度并与预设速度参数进行比对，来实时调整第一伺服电机的转速使待测缆绳的真实速度与预设速度参数一致；工控计算机实时控制第一液压杆与第二液压杆提供的恒定模拟载荷、第二伺服电机为缆绳提供的恒定拉应力，以防较长时间工作后，缆绳由磨损变形导致模拟载荷、拉应力发生改变；
缆绳缓慢变细时：第二伺服电机缓慢转动，带动从动滚轮在水平滑槽中向外移动，维持缆绳的恒定拉应力；第一液压杆、第二液压杆伸长，维持待测缆绳的恒定模拟载荷；
试验结束并检测磨损情况后，即可由工控计算机得出相应控制缆绳的拉应力、压应力、速度，画“时间-磨损”坐标曲线，测出一定时间和一定拉压应力条件下磨损表面的微观情况。
本发明提供的一种可变参数的缆绳寿命测试装置及测试方法，可以通过模拟试验，在一定的应力下、一定的时间下，对试验过程中缆绳受的应力状态进行控制，并且研究其磨损状态。
附图说明
图1是本发明的缆绳磨损试样机立体结构示意图；
图2是本发明的第二支撑架结构示意图；
图3是本发明的第三支撑架结构示意图；
图4是本发明的第四支撑架结构示意图；
图5是本发明的滑轮结构示意图；
图6是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体结构和使用方法。
一种可变参数的缆绳寿命测试装置，分为两部分，一部分为缆绳磨损试样机，另一部分为工控计算机26。
其中，如图1所示，缆绳磨损试样机包括平台基座1，平台基座1上依次分别固定安装第一支撑架2、第二支撑架7、第三支撑架10和第四支撑架12；第一支撑架2、第二支撑架7、第三支撑架10和第四支撑架12安装在同一条直线上；
所述的第一支撑架2上安装主动滚轮4和第一伺服电机6，所述的主动滚轮4由第一伺服电机6驱动；
如图2所示，第二支撑架7上包括垂直的导轨16，还包括两个滑轮，分别为第一滑轮18和第二滑轮19；所述的第一滑轮18和第二滑轮19的轴两端分别安装在导轨16内，第一滑轮18和第二滑轮19可以沿着导轨16上下滑动；第一滑轮18在第二滑轮19下方；所述的第一滑轮18下方设置有第一液压杆17，第二滑轮19上方设置有第二液压杆20；
如图3所示，第三支撑架10上开有一对水平的滑槽15，从动滚轮8的轴两端分别安装在滑槽15内，第三支撑架10上还安装有速度传感器13，所述的速度传感器13用于待测缆绳5的速度；所述的待测缆绳5形成一个环，分别套在主动滚轮4和从动滚轮8上；还包括齿条架9，齿条架9的一端安装在滚轮8的轴上；
如图4所示，第四支撑架12上安装有齿轮25和第二伺服电机11，所述的齿轮25由第二伺服电机11驱动，所述的齿轮25下方安装有凹槽14；所述的齿条架9另一端放置在所述的凹槽14内，并可以相对于凹槽14滑动；所述的齿轮25与齿条架9上的齿条啮合。
如图5所示，所述的滑轮包括滑轮本体22，滑轮本体22轴心线上安装有滑轮轴23，滑轮轴23两端分别安装有支架24上，所述的支架24两侧还分别设置有轴，所述的轴两端分别安装在导轨16内。
所述的导轨16顶部设置有顶板21，顶板21可拆卸，第二液压杆20安装在顶板21上。
如图6所示，缆绳磨损试样机上的第一伺服电机6、第二伺服电机11、第一液压杆17、第二液压杆20分别与工控计算机26连接，由工控计算机26控。
平台基座1水平安装在地面，四个支撑架通过螺栓固定到平台基座1上。待测缆绳5上面有标记，由速度传感器13测出速度。第一支撑架2上的第一伺服电机6提供了主动滚轮4的动力，且速度可控，并与速度传感器13所测到的速度进行对比，观察是否有打滑现象，同时将数据实时反馈给工控计算机26，实时进行调整。
顶板21可拆卸，方便取下第一滑轮18来安装待测缆绳5。在导轨16里安装了两个可测力的液压杆，即第一液压杆17、第二液压杆20，分别给第一滑轮18和第二滑轮19提供可控的推力，使两个滑轮挤压待测缆绳5，模拟缆绳的负重，同时液压杆与工控计算机26相连，实时进行控制。
由于长时间工作后，待测缆绳5磨损可能造成缆绳变细，会导致缆绳绷紧状态发生改变，第二伺服电机11通过齿轮25、给予齿条架9一定的力，让齿条架9拉从动滚轮8，从动滚轮8可以在水平方向做出一定距离的运动，使待测缆绳5一直保持恒定的张力。
测试方法：
准备磨损实验时，待测缆绳5形成一个环，分别套在主动滚轮4和从动滚轮8上；在工控计算机26上预设好各项参数，通过速度传感器13检测缆绳实际速度，第二伺服电机11控制待测缆绳5的拉应力，第一液压杆17、第二液压杆20控制缆绳的模拟载荷，第一伺服电机6控制主动滚轮4的转速、工作时长等。启动装置进行实验。
实验过程中，工控计算机26实时采集速度传感器13检测到缆绳5的真实速度并与预设速度参数进行比对，来实时调整第一伺服电机6的转速使缆绳5的真实速度与预设速度参数一致(因为缆绳可能存在打滑)；工控计算机26实时控制第一液压杆17与第二液压杆20提供的恒定模拟载荷、第二伺服电机11为缆绳5提供的恒定拉应力，以防较长时间工作后，缆绳5由磨损变形导致模拟载荷、拉应力发生改变。缆绳缓慢变细时：第二伺服电机11缓慢转动，带动从动滚轮8在水平滑槽15中向外移动，维持缆绳5的恒定拉应力；第一液压杆17、第二液压杆20伸长，维持缆绳5的恒定模拟载荷。
试验结束并检测磨损情况后，即可由工控计算机画出相应控制缆绳的拉应力、压应力、速度，画“时间-磨损”坐标曲线，测出一定时间和一定拉压应力条件下磨损表面的微观情况；也可以画“速度-磨损”坐标曲线等。
试验可以改变缆绳的转速，实验时间，来研究缆绳旋转速度和使用时长对缆绳使用寿命的影响。
试验可以改变缆绳的拉应力、模拟载荷，来以研究拉力和载重对缆绳损伤的影响。
试验可以用不同材质、不同粗细的缆绳并更换滚轮进行试验，分析缆绳粗细、材料对磨损的影响，从而优化设计缆绳粗细，并为缆绳设计合理选材。
改测试装置，设定好参数，全程自动化，可直接得出结果。
改测试装置可以通过设定单一或双变量来进行相应的实验，例如：以时间为变量，控制缆绳的拉应力、压应力、速度，画“时间-磨损”坐标曲线，测出一定时间和一定拉压应力条件下磨损表面的微观情况；也可以画“速度-磨损”坐标曲线等。
Claims (5)
1.一种可变参数的缆绳寿命测试装置，其特征在于，包括平台基座(1)，平台基座(1)上依次分别固定安装第一支撑架(2)、第二支撑架(7)、第三支撑架(10)和第四支撑架(12)；第一支撑架(2)、第二支撑架(7)、第三支撑架(10)和第四支撑架(12)安装在同一条直线上；
所述的第一支撑架(2)上安装主动滚轮(4)和第一伺服电机(6)，所述的主动滚轮(4)由第一伺服电机(6)驱动；
第二支撑架(7)上包括垂直的导轨(16)，还包括两个滑轮，分别为第一滑轮(18)和第二滑轮(19)；所述的第一滑轮(18)和第二滑轮(19)的轴两端分别安装在导轨(16)内，第一滑轮(18)和第二滑轮(19)可以沿着导轨(16)上下滑动；第一滑轮(18)在第二滑轮(19)下方；所述的第一滑轮(18)下方设置有第一液压杆(17)，第二滑轮(19)上方设置有第二液压杆(20)；
第三支撑架(10)上开有一对水平的滑槽(15)，从动滚轮(8)的轴两端分别安装在滑槽(15)内，第三支撑架(10)上还安装有速度传感器(13)，所述的速度传感器(13)用于待测缆绳(5)的速度；所述的待测缆绳(5)形成一个环，分别套在主动滚轮(4)和从动滚轮(8)上；还包括齿条架(9)，齿条架(9)的一端安装在滚轮(8)的轴上；
第四支撑架(12)上安装有齿轮(25)和第二伺服电机(11)，所述的齿轮(25)由第二伺服电机(11)驱动，所述的齿轮(25)下方安装有凹槽(14)；所述的齿条架(9)另一端放置在所述的凹槽(14)内，并可以相对于凹槽(14)滑动；所述的齿轮(25)与齿条架(9)上的齿条啮合。
2.根据权利要求1所述的一种可变参数的缆绳寿命测试装置，其特征在于，所述的滑轮包括滑轮本体(22)，滑轮本体(22)轴心线上安装有滑轮轴(23)，滑轮轴(23)两端分别安装有支架(24)上，所述的支架(24)两侧还分别设置有轴，所述的轴两端分别安装在导轨(16)内。
3.根据权利要求1所述的一种可变参数的缆绳寿命测试装置，其特征在于，所述的导轨(16)顶部设置有顶板(21)，顶板(21)可拆卸，第二液压杆(20)安装在顶板(21)上。
4.根据权利要求1到3任一项所述的一种可变参数的缆绳寿命测试装置，其特征在于，所述的第一伺服电机(6)、第二伺服电机(11)、第一液压杆(17)、第二液压杆(20)分别与工控计算机(26)连接，由工控计算机(26)控。
5.一种可变参数的缆绳寿命测试方法，其特征在于，采用上述所述的一种可变参数的缆绳寿命测试装置，进行如下测试步骤：
准备磨损实验时，待测缆绳(5)形成一个环，分别套在主动滚轮(4)和从动滚轮(8)上；在工控计算机(26)上预设好各项参数，通过速度传感器(13)检测缆绳实际速度，第二伺服电机(11)控制待测缆绳(5)的拉应力，第一液压杆(17)、第二液压杆(2)0控制缆绳的模拟载荷，第一伺服电机(6)控制主动滚轮(4)的转速、工作时长；启动装置进行实验；
实验过程中，工控计算机(26)实时采集速度传感器(13)检测到待测缆绳(5)的真实速度并与预设速度参数进行比对，来实时调整第一伺服电机(6)的转速使待测缆绳(5)的真实速度与预设速度参数一致；工控计算机(26)实时控制第一液压杆(17)与第二液压杆(2)0提供的恒定模拟载荷、第二伺服电机(11)为缆绳(5)提供的恒定拉应力，以防较长时间工作后，缆绳(5)由磨损变形导致模拟载荷、拉应力发生改变；
缆绳缓慢变细时：第二伺服电机(11)缓慢转动，带动从动滚轮(8)在水平滑槽(15)中向外移动，维持缆绳(5)的恒定拉应力；第一液压杆(17)、第二液压杆(2)0伸长，维持待测缆绳(5)的恒定模拟载荷；
试验结束并检测磨损情况后，即可由工控计算机(26)得出相应控制缆绳的拉应力、压应力、速度，画“时间-磨损”坐标曲线，测出一定时间和一定拉压应力条件下磨损表面的微观情况。
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