CN110389078A - 一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪及其测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，包括底座，底座上固定连接相互对称的支撑架，支撑架之间的顶部位置水平固定连接绳索上夹具固定板，绳索上夹具固定板底端的中间位置固定连接力值传感器，力值传感器的另一端固定连接绳索上夹具；支撑架上开设有导槽，导槽开口朝向支撑架的内侧设置，导槽滑动连接位于支撑架之间的绳索下夹具滑动板，绳索下夹具滑动板顶端的中间位置固定连接绳索下夹具；导槽的底端固定连接伸缩装置，伸缩装置的伸缩杆分别与绳索下夹具滑动板的两端固定连接。本发明能够自动测试纤维绳索拉拉疲劳测试次数，检测过程简单、快捷，测试数据准确、可靠，操作方便，模拟纤维绳索在受到一定力值大小的不断拉伸的特性进行测试。

Description

一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪及其测试方法，属于纤维绳索性能参数测试领域。
背景技术
对于通常的纤维绳索类产品，人们关注的是其断裂强度和断裂伸长率等机械性能指标，而常常忽略了纤维绳索的拉拉疲劳。而绳索在使用过程中，通常会受到拉伸作用，尤其是在一定力的条件下，经常会反复的拉伸再拉伸。纤维绳索长期反复受到随时间做周期性变化的交变应力时出现的突然断裂的现象称为纤维绳索的疲劳失效；在循环力值下，经过N次循环后，纤维绳索不发生破坏的力的最大值，称为疲劳极限；拉拉疲劳是指纤维绳索在受到反复作用的拉应力的作用下的疲劳现象。目前国内和国际上，已经提出了纤维绳索拉拉疲劳的概念，但纤维绳索基本性能的拉拉疲劳测试仪器体系还没有建立，没有形成纤维绳索拉拉疲劳性能的测试方法，更没有对应的检测仪器设备，而由于国内绳索加工精细化不够，对绳索的拉拉疲劳性能并没有建立足够的意识，但随着纤维绳索种类、功能的多样化以及应用范围扩大，在消防、救援、军事、探险等领域的应用，根据应用环境的复杂性，对绳索的要求不仅仅再局限于断裂强力等基本指标，更加注重纤维绳索耐摩擦、耐拉拉疲劳、耐弯曲疲劳、耐磨、防水等性能。因此，为保证纤维绳索在生产、生活等各方面充分发挥其保障作用，非常有必要对纤维绳索的拉拉疲劳性能进行检测，建立健全相应的测试方法和相应的检测仪器。
发明内容
本发明为解决上述现有技术的不足，提出了一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪及其测试方法，具体技术方案如下：
一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，包括底座，所述底座上固定连接相互对称的支撑架，所述支撑架之间的顶部位置水平固定连接绳索上夹具固定板，所述绳索上夹具固定板底端的中间位置固定连接力值传感器，所述力值传感器的另一端固定连接绳索上夹具；所述支撑架上开设有竖直方向的向内部凹陷的导槽，所述导槽开口朝向支撑架的内侧设置，所述导槽滑动连接位于支撑架之间的绳索下夹具滑动板，所述绳索下夹具滑动板顶端的中间位置固定连接绳索下夹具；所述导槽的底端固定连接伸缩装置，所述伸缩装置的伸缩杆分别与绳索下夹具滑动板的两端固定连接。
优选的，所述伸缩装置为液压油缸，所述液压油缸与安装在底座上的油泵连接，所述油泵位于支撑架的外侧位置。
进一步的，所述支撑架上设有控制盒，所述控制盒上设有电源开关和控制按钮，所述控制盒内安装PLC控制器，所述电源开关分别与控制按钮和PLC控制器电性连接，所述控制按钮与油泵电性连接，所述PLC控制器与力值传感器电性连接，所述PLC控制器还与油泵电性连接，所述控制按钮用以控制伸缩装置的升降。
进一步的，所述PLC控制器与计算机通讯连接，所述计算机设有拉拉疲劳测试系统，所述拉拉疲劳测试系统包括设定模块、信号发送模块、信号接收模块和记录模块，
所述设定模块，用以设定拉伸力数值；
所述信号发送模块，用以发送信号给PLC控制器，通过PLC控制器控制油泵，使得液压油缸的伸缩杆上升或下降；
所述信号接收模块，用以接收PLC控制器上传的力值信号；
所述记录模块，用以记录试验次数。
进一步的，所述拉拉疲劳测试系统还包括存储模块，用以存储设定的拉伸力数值及该数值对应的试验次数。
进一步的，所述拉拉疲劳测试系统还包括曲线生成模块，用以生成试验曲线，所述试验曲线的横坐标为拉伸力值，纵坐标为对应拉伸力值的拉拉疲劳试验次数。
优选的，所述力值传感器的量程范围为4KN-500KN，精度为±1％。
一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：打开电源开关，通过控制按钮控制伸缩装置的伸缩杆上升或下降，使得与其连接的绳索下夹具滑动板上升或下降至适当位置；
步骤二：将纤维绳索的一端与绳索上夹具固定连接，另一端与绳索下夹具固定连接，并使得纤维绳索处于微张状态；
步骤三：在计算机的拉拉疲劳测试系统输入所需测试的拉伸力，并点击启动按钮，绳索下夹具滑动板不断的上升、下降，直至纤维绳索断裂，拉拉疲劳测试系统记录测试次数。
进一步的，所述步骤一之前应对纤维绳索进行预处理，条件为：放置于相对湿度小于25％条件下32小时，或在温度20±5℃，相对湿度60±5％条件下放置72小时。
本发明能够自动测试纤维绳索拉拉疲劳测试次数，可以实现各种规格和材料纤维绳索的拉拉疲劳测试实验，检测过程简单、快捷、自动化程度高，且结构简单，测试数据准确、可靠，操作方便，模拟纤维绳索在受到一定力值大小的不断拉伸的特性进行测试，采用计算机控制方式，测控软件可以清晰体现拉拉疲劳次数，不同力值变化及拉拉疲劳测试等试验数据并绘制相应曲线。
附图说明
图1是本发明一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪的结构示意图。
图2是本发明A-A方向的剖视图。
图中：1、底座；2、支撑架；3、绳索上夹具固定板；4、力值传感器；5、绳索上夹具；6、导槽；7、绳索下夹具滑动板；8、绳索下夹具；9、液压油缸；10、油泵；11、控制盒。
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做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。
如图1和2所示，一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，包括底座1，所述底座1尺寸为长1200-1800mm、宽500-1100mm、高200-400mm。所述底座1上固定连接相互对称的支撑架2，所述支撑架2之间的顶部位置水平固定连接绳索上夹具固定板3，所述绳索上夹具固定板2底端的中间位置固定连接力值传感器4，所述力值传感器4的另一端固定连接绳索上夹具5；所述支撑架2上开设有竖直方向的向内部凹陷的导槽6，所述导槽6开口朝向支撑架2的内侧设置，所述导槽6滑动连接位于支撑架2之间的绳索下夹具滑动板7，所述绳索下夹具滑动板7顶端的中间位置固定连接绳索下夹具8，所述绳索下夹具滑动板7在导槽6内的滑动距离为500-4000mm；所述导槽6的底端固定连接伸缩装置，所述伸缩装置的伸缩杆分别与绳索下夹具滑动板7的两端固定连接。
所述伸缩装置为液压油缸9，所述液压油缸9与安装在底座上的油泵10连接，所述油泵10位于支撑架2的外侧位置。
所述支撑架2上设有控制盒11，所述控制盒11上设有电源开关和控制按钮，所述控制盒11内安装PLC控制器，所述电源开关分别与控制按钮和PLC控制器电性连接，所述控制按钮与油泵10电性连接，所述PLC控制器与力值传感器4电性连接，所述PLC控制器还与油泵10电性连接，所述控制按钮用以控制液压油缸9的升降。
所述PLC控制器与计算机通讯连接，所述计算机设有拉拉疲劳测试系统，所述拉拉疲劳测试系统包括设定模块、信号发送模块、信号接收模块和记录模块，
所述设定模块，用以设定拉伸力数值；
所述信号发送模块，用以发送信号给PLC控制器，通过PLC控制器控制油泵10，使得液压油缸9的伸缩杆上升或下降；
所述信号接收模块，用以接收PLC控制器上传的力值信号；
所述记录模块，用以记录试验次数。
所述拉拉疲劳测试系统还包括存储模块和曲线生成模块，所述存储模块用以存储设定的拉伸力数值及该数值对应的试验次数，所述曲线生成模块用以生成试验曲线，所述试验曲线的横坐标为拉伸力值，纵坐标为对应拉伸力值的拉拉疲劳试验次数。
所述力值传感器4的量程范围为4KN-500KN，精度为±1％，试验频率可选，范围为0.1-0.5Hz。
该纤维绳索拉拉疲劳试验仪的工作原理为：在计算机的拉拉疲劳测试系统的操作界面中输入所需测试的拉伸力的设定值，点击启动按钮，发送信号给PLC控制器，PLC控制器控制油泵10使得液压油缸9的伸缩杆向下回缩，带动绳索下夹具滑动板7沿导槽6向下移动，同时，纤维绳索产生张力，并通过力值传感器4将信号通过PLC控制器发送给计算机的拉拉疲劳测试系统的信号接收模块，在测试系统操作界面上实时显示纤维绳索的力值，待操作界面显示的力值数值与设定值相等时，拉拉疲劳测试系统的记录模块记录1次，并发送信号给PLC控制器，由PLC控制器控制油泵10使得液压油缸9的伸缩杆向上升起，带动绳索下夹具滑动板7沿导槽6向上移动，同时，纤维绳索张力逐渐减小，当逐渐减小至拉伸力设定值的80％时，拉拉疲劳测试系统再次发送信号给PLC控制器，控制油泵10使得液压油缸9的伸缩杆再次回缩，如此反复，直至纤维绳索断裂，伸缩杆回缩至最底部，油泵10关闭。
在试验过程中，当纤维绳索张力与设定值相等时，液压油缸9的伸缩杆向上升起，液压油缸9再次向下回缩的条件可以是：纤维绳索张力值为设定值的60-80％，可根据实际试验需求进行设定。
该试验仪可针对相同规格、材质的纤维绳索进行不同拉力的测试，在拉拉疲劳测试系统的操作界面输入不同的设定值，并进行测试，测试完毕后记录测试次数，拉拉疲劳测试系统可将输入的不同拉力的设定值及其对应的测试次数导出并直接生产试验曲线，横坐标为拉伸力值，纵坐标为对应拉伸力值的拉拉疲劳试验次数。
一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：打开电源开关，通过控制按钮控制伸缩装置的伸缩杆上升或下降，使得与其连接的绳索下夹具滑动板7上升或下降至适当位置；
步骤二：将纤维绳索的一端与绳索上夹具5固定连接，另一端与绳索下夹具8固定连接，并使得纤维绳索处于微张状态；
步骤三：在计算机的拉拉疲劳测试系统输入所需测试的拉伸力，并点击启动按钮，绳索下夹具滑动板7不断的上升、下降，直至纤维绳索断裂，拉拉疲劳测试系统记录测试次数。
所述步骤一之前应对纤维绳索进行预处理，条件为：放置于相对湿度小于25％条件下32小时，或在温度20±5℃，相对湿度60±5％条件下放置72小时。该测试方法的环境温度为23±2℃。纤维绳索材质可以为涤纶、锦纶、丙纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、PBO纤维等，直径规格范围为2-20mm，结构可以为编织结构或者捻制结构。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上固定连接相互对称的支撑架(2)，所述支撑架(2)之间的顶部位置水平固定连接绳索上夹具固定板(3)，所述绳索上夹具固定板(2)底端的中间位置固定连接力值传感器(4)，所述力值传感器(4)的另一端固定连接绳索上夹具(5)；所述支撑架(2)上开设有竖直方向的向内部凹陷的导槽(6)，所述导槽(6)开口朝向支撑架(2)的内侧设置，所述导槽(6)滑动连接位于支撑架(2)之间的绳索下夹具滑动板(7)，所述绳索下夹具滑动板(7)顶端的中间位置固定连接绳索下夹具(8)；所述导槽(6)的底端固定连接伸缩装置，所述伸缩装置的伸缩杆分别与绳索下夹具滑动板(7)的两端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述伸缩装置为液压油缸(9)，所述液压油缸(9)与安装在底座上的油泵(10)连接，所述油泵(10)位于支撑架(2)的外侧位置。
3.根据权利要求2所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述支撑架(2)上设有控制盒(11)，所述控制盒(11)上设有电源开关和控制按钮，所述控制盒(11)内安装PLC控制器，所述电源开关分别与控制按钮和PLC控制器电性连接，所述控制按钮与油泵(10)电性连接，所述PLC控制器与力值传感器(4)电性连接，所述PLC控制器还与油泵(10)电性连接，所述控制按钮用以控制液压油缸(9)的升降。
4.根据权利要求3所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述PLC控制器与计算机通讯连接，所述计算机设有拉拉疲劳测试系统，所述拉拉疲劳测试系统包括设定模块、信号发送模块、信号接收模块和记录模块，
所述设定模块，用以设定拉伸力数值；
所述信号发送模块，用以发送信号给PLC控制器，通过PLC控制器控制油泵(10)，使得液压油缸(9)的伸缩杆上升或下降；
所述信号接收模块，用以接收PLC控制器上传的力值信号；
所述记录模块，用以记录试验次数。
5.根据权利要求4所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述拉拉疲劳测试系统还包括存储模块，用以存储设定的拉伸力数值及该数值对应的试验次数。
6.根据权利要求4所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述拉拉疲劳测试系统还包括曲线生成模块，用以生成试验曲线，所述试验曲线的横坐标为拉伸力值，纵坐标为对应拉伸力值的拉拉疲劳试验次数。
7.根据权利要求1所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪，其特征在于：所述力值传感器(4)的量程范围为4KN-500KN，精度为±1％。
8.一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：打开电源开关，通过控制按钮控制伸缩装置的伸缩杆上升或下降，使得与其连接的绳索下夹具滑动板(7)上升或下降至适当位置；
步骤二：将纤维绳索的一端与绳索上夹具(5)固定连接，另一端与绳索下夹具(8)固定连接，并使得纤维绳索处于微张状态；
步骤三：在计算机的拉拉疲劳测试系统输入所需测试的拉伸力，并点击启动按钮，绳索下夹具滑动板(7)不断的上升、下降，直至纤维绳索断裂，拉拉疲劳测试系统记录测试次数。
9.根据权利要求8所述的一种纤维绳索拉拉疲劳试验仪的测试方法，其特征在于：所述步骤一之前应对纤维绳索进行预处理，条件为：放置于相对湿度小于25％条件下32小时，或在温度20±5℃，相对湿度60±5％条件下放置72小时。
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