CN112595581B - 一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，包括基架，基架上设有摩擦模拟单元、动力单元和重力模拟单元；摩擦模拟单元包括支架，支架和导轨滑动配合，导轨沿竖直方向设置，支架设有夹具；动力单元包括转轮，转轮设置于支架的上方，转轮和传动轴相连，传动轴和电机相连；转轮的一侧连接有牵引绳的一端；重力模拟单元包括导向轮组和砝码组件，砝码组件和重力绳的一端相连。本发明能够准确地对攀爬用牵引绳在使用过程中的摩擦行为进行分析和表征，实现对绳索滑移速度、绳索张力、绳索弯曲角度、摩擦区域及区域内绳索长度等多个变量的同时测试研究，通过测量攀爬用牵引绳在变条件下的耐磨性能，以优化攀爬用牵引绳的生产工艺。

Description

一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备

技术领域

本发明涉及一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备。

背景技术

攀爬用牵引绳是一种用于连接锚点和保护人员安全的高性能绳索，具有破断强力高、静态延伸率低、耐磨性能优良等特点，其结构主要为斜纹16编、斜纹24编、平纹32编。此类绳索在使用过程中，会受到反复的拉伸、弯曲与摩擦等作用而导致损伤；其中，绳索与金属配件、绳索与接触物体(树木外皮、墙体棱边等)、绳索与绳索之间的往复接触与摩擦是造成攀爬用牵引绳损伤的最主要因素,尤其是接触性滑移摩擦、接触性变角度摩擦。为了准确表征在往复运动摩擦过程中，攀爬用牵引绳在不同张力、不同速度、不同弯曲角度、不同接触面下的耐磨性能，本发明提出一种简单、高效的攀爬牵引绳耐磨性能的等效测试装置。

专利名称为《一种化纤绳索耐磨损实验机》(CN208239236U)的中国专利公开了一种化纤绳索耐磨损实验机，该专利可通过带拉力计的绳索活动座对绳索拉力进行实时调整，以适应不同拉力的磨损试验；同时摩擦辊通过其底部升降平台进行高度调节，便于了与实验绳索进行贴合；但是却无法实现不同速度、不同弯曲角度、不同接触面下绳索的耐磨性测试。

专利名称为《一种绳索耐摩擦性能测试装置》(CN202433270U)的中国专利公开了一种绳索耐磨性能测试装置，该专利可通过下夹持器的横向往复移动及上夹持器在一定范围内的上下移动，实现了绳索的径向与轴向摩擦试验；但是该专利因其上夹持器的移动空间存在上下限，而致使其在轴向上所施加的预加张力调节范围有限，无法实现较为真实的等效测试。

专利名称为《一种消防安全绳轴向耐磨性能测试装置》(CN207066909U)的中国专利公开了一种消防安全绳轴向耐磨性能测试装置，该专利可通过调节驱动电机的卷绕速度实现测试绳索在测试台的棱边上进行不同速度下不间断的摩擦、同时通过调节导向按压装置的调节杆实现了被测绳索在受到不同力度下的耐磨性能的测试；但是却无法实现有效地、精准地张力控制及速度控制，且该装置的稳定性不高。

发明内容

本发明提供了一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，该设备能够准确地对攀爬用牵引绳在使用过程中的摩擦行为进行分析和表征，实现对绳索滑移速度、绳索张力、绳索弯曲角度、摩擦区域及区域内绳索长度等多个变量的同时测试研究，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，包括：

基架，所述基架上设有摩擦模拟单元、动力单元和重力模拟单元；

所述摩擦模拟单元包括支架，所述支架和导轨滑动配合，所述导轨沿竖直方向设置，所述支架设有夹具，所述夹具的底部形成有切割刃，所述夹具的两侧对称设有两个换向轮，所述换向轮经固定轴和支架相连，两个所述换向轮和所述夹具之间的距离可调节设置；

所述动力单元包括转轮，所述转轮设置于所述支架的上方，所述转轮和传动轴相连，所述传动轴和电机相连；所述转轮的一侧连接有牵引绳的一端，所述牵引绳沿所述转轮的圆周表面顺序缠绕后向下延伸穿过两个所述换向轮和所述夹具，所述牵引绳的另一端向上延伸连接于所述转轮的另一侧，使所述牵引绳和所述夹具的切割刃相互作用；

所述重力模拟单元包括导向轮组和砝码组件，所述砝码组件和重力绳的一端相连，所述重力绳的另一端经所述导向轮组后连接于所述支架的底部。

进一步的，还包括高度调节组件，所述高度调节组件和所述支架相连，所述夹具和所述高度调节组件相连，所述高度调节组件用于调节所述夹具的高度位置。

进一步的，所述高度调节组件包括支撑板、导向杆、高度调节螺栓和夹具座，所述支撑板和所述支架相连，所述夹具座设置于所述支撑板的下方，所述夹具座和导向杆的一端相连，所述导向杆的另一端穿过所述支撑板设置，所述高度调节螺栓和所述支撑板螺纹相连，所述高度调节螺栓的底部穿过所述支撑板后连接于所述夹具座。

进一步的，所述支撑板和所述夹具座之间的导向杆外设有弹簧。

进一步的，所述支架包括相互连接的水平支架和垂直支架，所述垂直支架和所述导轨相配合，所述水平支架和所述支撑板相连。

进一步的，所述水平支架设有滑槽，所述换向轮的固定轴两端和调节座相连，所述调节座和所述滑槽配合，所述调节座设有定位螺栓。

进一步的，所述转轮的两侧设有夹线孔，所述夹线孔用于连接固定所述牵引绳的端部。

进一步的，所述转轮的端面靠近所述夹线孔的位置设有锁紧件，所述锁紧件用于连接锁定所述牵引绳。

进一步的，所述导向杆的顶部穿过所述支撑板后连接有限位部，所述支撑板设有使所述导向杆穿过的通孔，在所述通孔的径向方向，所述限位部的尺寸大于所述通孔的直径尺寸。

进一步的，所述导向轮组包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，所述第一导向轮设置在所述支架的下方，所述第二导向轮平行于第一导向轮设置，所述第三导向轮设置在所述支架的侧部上方位置，且所述第三导向轮和所述第一导向轮的布置方向相垂直设置，所述第四导向轮平行于所述第三导向轮设置，所述重力绳依次穿过第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮后向下悬挂连接所述砝码组件。

本发明采用上述结构的有益效果是，该设备能够准确地对攀爬用牵引绳在使用过程中的摩擦行为进行分析和表征，实现对绳索滑移速度、绳索张力、绳索弯曲角度、摩擦区域及区域内绳索长度等多个变量的同时测试研究。通过测量攀爬用牵引绳在变条件下的耐磨性能，不仅可以优化攀爬用牵引绳的生产工艺，减少工序过程中的磨损，而且也可以为绳索使用者提供所用牵引绳性能指标的指导与参考。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的主视结构示意图。

图3为本发明的砝码组件和导向轮组的局部结构示意图。

图4为本发明的摩擦模拟单元的局部结构示意图。

图5为本发明的动力单元的局部结构示意图。

图6为本发明的局部放大结构示意图。

图中，1、基架；

2、摩擦模拟单元；201、支架；2011、水平支架；2012、垂直支架；202、导轨；203、夹具；204、换向轮；205、固定轴；206、调节座；207、定位螺栓；

3、动力单元；301、转轮；3011、夹线孔；3012、锁紧件；302、传动轴；303、电机；304、牵引绳；305、减速机；

4、重力模拟单元；401、导向轮组；4011、第一导向轮；4012、第二导向轮；4013、第三导向轮；4014、第四导向轮；402、砝码组件；403、重力绳；

5、高度调节组件；501、支撑板；502、导向杆；503、高度调节螺栓；504、夹具座；505、弹簧；506、限位部。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-6所示，一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，包括基架1，基架1上设有摩擦模拟单元2、动力单元3和重力模拟单元4；摩擦模拟单元2包括支架201，支架201和导轨202滑动配合，导轨202沿竖直方向设置，支架201设有夹具203，夹具203的底部形成有切割刃，夹具203的两侧对称设有两个换向轮204，换向轮204经固定轴205和支架201相连，两个换向轮204和夹具203之间的距离可调节设置；动力单元3包括转轮301，转轮301设置于支架201的上方，转轮301和传动轴302相连，传动轴302和电机303相连；转轮301的一侧连接有牵引绳304的一端，牵引绳304沿转轮301的圆周表面顺序缠绕后向下延伸穿过两个换向轮204和夹具203，牵引绳304的另一端向上延伸连接于转轮301的另一侧，使牵引绳304和夹具203的切割刃相互作用；重力模拟单元4包括导向轮组401和砝码组件402，砝码组件402和重力绳403的一端相连，重力绳403的另一端经导向轮组401后连接于支架201的底部。通过导向轮组401的安装设计，使砝码组件402悬挂于基架1的内部合适位置。

需要强调的是，夹具203的切割刃可以沿平行于转轮301的轴向设置。使牵引绳304沿转轮301和夹具203的切割刃相互配合运动。

在优选的实施例中，电机303选用伺服电机，或电机303经减速机305和传动轴302相连，以调节转轮301的转速，并且，电机303通过控制器设定其反复进行正转和反转，使支架201沿导轨202在设定范围内往复移动，对牵引绳304进行摩擦测试。

可替换的是，在导轨202的上行位置和下行位置分别设置限位开关，当支架在运动过程中触发限位开关后，控制器能够对电机303的转动方向进行切换，也能实现支架201沿导轨202在设定范围内往复移动。

使用时，通过动力单元3的转轮301的正反转动，反复释放和收缩牵引绳304，使牵引绳304带动摩擦模拟单元2的支架201沿导轨202上下移动，牵引绳304在运动过程中通过两个换向轮204与夹具203的切割刃相互摩擦作用，而且因为牵引绳304能够缠绕在转轮301的表面，也就是牵引绳在反复释放和收缩过程中会沿转轮301的轴向发生位移，使牵引绳304沿夹具203的切割刃方向移动，实现被测试的牵引绳304的轴向耐磨测试与径向耐切割测试同时进行，以模拟牵引绳304的不同位置抵抗切割摩擦的性能；并且，通过调节两个换向轮204和夹具203之间的距离，能够模拟牵引绳304和夹具203的切割刃之间的不同角度，更全面测试牵引绳304的性能；另外，通过重力模拟组件2来模拟牵引绳304在实际工作中的拉力，通过砝码组件402来控制重量，重力绳304沿导向轮组401将砝码组件402的重力传递至支架201的底部，沿支架201运动的竖直方向增加向下的重力，更灵活调整牵引绳304的牵引重量，配合摩擦模拟单元2全面测试牵引绳304的抗拉性能。该设备能够准确地对攀爬用牵引绳304在使用过程中的摩擦行为进行分析和表征，实现对绳索滑移速度、绳索张力、绳索弯曲角度、摩擦区域及区域内绳索长度等多个变量的同时测试研究。通过测量攀爬用牵引绳在变条件下的耐磨性能，不仅可以优化攀爬用牵引绳的生产工艺，减少工序过程中的磨损，而且也可以为绳索使用者提供所用牵引绳性能指标的指导与参考。

在优选的实施例中，还包括高度调节组件5，高度调节组件5和支架201相连，夹具203和高度调节组件5相连，高度调节组件5用于调节夹具203的高度位置。通过增加的高度调节组件5，使夹具203在竖直方向的位置得到调节，能够配合两侧的换向轮204，使牵引绳304和夹具203的切割刃之间的角度调节范围更大，测试范围更广。

在优选的实施例中，高度调节组件5包括支撑板501、导向杆502、高度调节螺栓503和夹具座504，支撑板501和支架201相连，夹具座504设置于支撑板501的下方，夹具座504和导向杆502的一端相连，导向杆502的另一端穿过支撑板501设置，高度调节螺栓503和支撑板501螺纹相连，高度调节螺栓503的底部穿过支撑板501后连接于夹具座504。使用时，支撑板501和支架201相连，其相对支架201的位置不变，通过转动高度调节螺栓503，带动夹具座504移动，使夹具203相对两侧换向轮204的位置发生变化，以调整牵引绳304和切割刃的角度。

可以理解的是，高度调节螺栓503设置于夹具座504的中部，其两侧对称设置至少两个导向杆502，导向杆502的设置能够增加夹具座504的稳定性，确保牵引绳304和切割刃在相互摩擦过程中的稳定，避免在牵引绳304和夹具203的切割刃发生相互摩擦时，高度调节螺栓503和夹具座504的连接位置受力过大产生连接损伤。

在优选的实施例中，支撑板501和夹具座504之间的导向杆502外设有弹簧505。在导向杆502外再增加弹簧505，使夹具座504的两端部分和支撑板501之间建立弹性支撑关系，能够进一步提高夹具座504和夹具203的稳定性。

在优选的实施例中，支架201包括相互连接的水平支架2011和垂直支架2012，垂直支架2012和导轨202相配合，水平支架2011和支撑板501相连。

在优选的实施例中，水平支架2011设有滑槽，换向轮204的固定轴205两端和调节座206相连，调节座206和滑槽配合，调节座206设有定位螺栓207。调节座206通过定位螺栓207和水平支架2011的滑槽建立位置锁定关系，水平支架2011的滑槽结构设计方便调节座206和其他结构的组装调整，安装使用方便。

在优选的实施例中，转轮301的两侧设有夹线孔3011，夹线孔3011用于连接固定牵引绳304的端部。牵引绳304的两端可穿过夹线孔3011进行绑扎固定。

在优选的实施例中，转轮301的端面靠近夹线孔3011的位置设有锁紧件3012，锁紧件3012用于连接锁定牵引绳304。进一步增加的锁紧件3012，能够对牵引绳304的端部进行锁定，可直接采用现有技术中的市售产品，使用方便，无需对牵引绳304进行捆扎打结，测试过程更加快捷方便。

在优选的实施例中，导向杆502的顶部穿过支撑板501后连接有限位部506，支撑板501设有使导向杆502穿过的通孔，在通孔的径向方向，限位部506的尺寸大于通孔的直径尺寸。在本实施例中，通过限位部506的结构对导向杆502及夹具座504进行保护，避免夹具座504的高度位置调节过大使导向杆502脱离支撑板501，能够确保导向杆502和支撑板501始终保持连接关系。

在优选的实施例中，导向轮组401包括第一导向轮4011、第二导向轮4012、第三导向轮4013和第四导向轮4014，第一导向轮4011设置在支架201的下方，第二导向轮4012平行于第一导向轮4011设置，第三导向轮4013设置在支架201的侧部上方位置，且第三导向轮4013和第一导向轮4011的布置方向相垂直设置，第四导向轮4014平行于第三导向轮4013设置，重力绳403依次穿过第一导向轮4011、第二导向轮4012、第三导向轮4013和第四导向轮4014后向下悬挂连接砝码组件402。

当夹具203位于高点，使切割刃和换向轮204的底部位于同一水平高度时，牵引绳304的弯曲角度为0°；当夹具203位于低点，且两个换向轮204和夹具203之间的距离调节时，牵引绳304的弯曲角度范围在90°～180°。

夹具203镶嵌在夹具座504的安装槽内；其有效高度的调节可通过高度调节螺栓503与夹具座504之间的距离决定，当此距离为0时，夹具203的位置处于最低点；当此距离处于最大值时，夹具203的位置处于最高点；

夹具203处于其位置最高点时，被测试的牵引绳304的弯曲角度为0度；

夹具203处于其位置最低点时，被测试的牵引绳304的弯曲角度为90-180度之间，能够模拟出牵引绳304在不同弯曲角度下的摩擦切割状态。

在优选的实施例中，转轮301的圆周表面设有螺旋状的绳槽，使牵引绳304能够沿绳槽缠绕运动。绳槽结构未在附图中示出，本领域技术人员能够理解。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，包括：

基架，所述基架上设有摩擦模拟单元、动力单元和重力模拟单元；

所述摩擦模拟单元包括支架，所述支架和导轨滑动配合，所述导轨沿竖直方向设置，所述支架设有夹具，所述夹具的底部形成有切割刃，所述夹具的两侧对称设有两个换向轮，所述换向轮经固定轴和支架相连，两个所述换向轮和所述夹具之间的距离可调节设置；

所述动力单元包括转轮，所述转轮设置于所述支架的上方，所述转轮和传动轴相连，所述传动轴和电机相连；所述转轮的一侧连接有牵引绳的一端，所述牵引绳沿所述转轮的圆周表面顺序缠绕后向下延伸穿过两个所述换向轮和所述夹具，所述牵引绳的另一端向上延伸连接于所述转轮的另一侧，使所述牵引绳和所述夹具的切割刃相互作用；

所述重力模拟单元包括导向轮组和砝码组件，所述砝码组件和重力绳的一端相连，所述重力绳的另一端经所述导向轮组后连接于所述支架的底部。

2.根据权利要求1所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，还包括高度调节组件，所述高度调节组件和所述支架相连，所述夹具和所述高度调节组件相连，所述高度调节组件用于调节所述夹具的高度位置。

3.根据权利要求2所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述高度调节组件包括支撑板、导向杆、高度调节螺栓和夹具座，所述支撑板和所述支架相连，所述夹具座设置于所述支撑板的下方，所述夹具座和导向杆的一端相连，所述导向杆的另一端穿过所述支撑板设置，所述高度调节螺栓和所述支撑板螺纹相连，所述高度调节螺栓的底部穿过所述支撑板后连接于所述夹具座。

4.根据权利要求3所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述支撑板和所述夹具座之间的导向杆外设有弹簧。

5.根据权利要求3所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述支架包括相互连接的水平支架和垂直支架，所述垂直支架和所述导轨相配合，所述水平支架和所述支撑板相连。

6.根据权利要求5所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述水平支架设有滑槽，所述换向轮的固定轴两端和调节座相连，所述调节座和所述滑槽配合，所述调节座设有定位螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述转轮的两侧设有夹线孔，所述夹线孔用于连接固定所述牵引绳的端部。

8.根据权利要求7所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述转轮的端面靠近所述夹线孔的位置设有锁紧件，所述锁紧件用于连接锁定所述牵引绳。

9.根据权利要求3所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述导向杆的顶部穿过所述支撑板后连接有限位部，所述支撑板设有使所述导向杆穿过的通孔，在所述通孔的径向方向，所述限位部的尺寸大于所述通孔的直径尺寸。

10.根据权利要求1所述的一种攀爬用牵引绳耐磨性能的测试设备，其特征在于，所述导向轮组包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，所述第一导向轮设置在所述支架的下方，所述第二导向轮平行于第一导向轮设置，所述第三导向轮设置在所述支架的侧部上方位置，且所述第三导向轮和所述第一导向轮的布置方向相垂直设置，所述第四导向轮平行于所述第三导向轮设置，所述重力绳依次穿过第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮后向下悬挂连接所述砝码组件。

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