CN114166666A - 一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,包括支撑组件、提升组件、冲击组件、触发组件及预紧组件,所有部件以支撑组件为基础进行一体化安装,使钢丝绳能被预紧组件张紧且通过冲击组件进行精确冲击测试。本发明属于钢丝绳冲击破坏检测技术领域,具有一体化的安装形式,可提高检测精度和试验参数。

Description

一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统
技术领域
本发明涉及钢丝绳冲击破坏检测技术领域,具体是指一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统。
背景技术
钢丝绳由具有典型的捻制螺旋结构使其具备优良的拉伸弯曲性能,其作为航母阻拦索时,起到负责拦截运动构件并使其减速的作用。其运行原理是在位于航母飞行甲板的后部设置阻拦索,而阻拦索在战机着舰与尾钩完全咬合后,其在短短数秒内使战机迅速减速至零,并使战机滑行距离不超过百米。由此可见钢丝绳是将设备动能吸收为自身弹性势能从而避免设备与其他物体产生高速碰撞损害。因此,研制一种检测及分析钢丝绳预紧后动态响应及破坏机制实验的装置,对于探寻钢丝绳在大冲击、高速摩擦下的拦截性能和损伤机理,从而进一步提高钢丝绳在严苛工况中的工作可靠性具有重要意义。
专利公开号:CN111238970A,专利名:一种落锤式钢丝绳冲击破坏试验装置及方法,公开了一种钢丝绳冲击破坏试验装置和试验方法,其中试验装置包括由固定立桩、钢丝绳连接件、预紧系统、冲击系统、测量系统组成,钢丝绳的两端绳头通过钢丝绳连接件固定在左右两侧的固定立桩上,设置在左侧固定立桩上的预紧系统施力拉紧钢丝绳,设置在钢丝绳中点处的冲击系统由上而下对钢丝绳进行冲击,钢丝绳上及旁侧设置测量系统进行张力振动检测分析。
此方案所申请的试验装置采用了单向的梯形丝杠配合推力球轴承作为预紧系统,在使用中会对梯形丝杆的轴向产生很大的载荷,长期大力矩对钢丝绳进行预紧会导致梯形丝杆的磨损,而且梯形丝杆在旋转过程中会不可避免地带动钢丝绳扭转,在较大张紧力情况下扭转钢丝绳会对钢丝绳自身产生极大的损伤,导致测量结果偏差;此外钢丝绳的两端皆为刚性拉伸,但是如军舰阻拦索这种钢丝绳在实际的使用过程中,钢丝绳被冲击时其两端不是完全刚性不动的,因此这种试验仿真性较差。
此方案采用了卷扬机作为提升装置,因此卷扬机必须设置在较高的位置,这就限制了实验所在的地点或高度,因此对于冲击头的冲击能量来说是受到限制的。并且对于触发冲击头下落的机构来说,每次使用都要手动进行复位,使用较为繁琐。
为此申请人提出了一种一体化程度高、操作流程简单、试验参数多样的冲击测试装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷,提供一种检测精度高、试验参数多样、结构设计合理的钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:本申请一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,包括支撑组件、提升组件、冲击组件、触发组件及预紧组件;
其中,所述支撑组件包括水平的放置架及垂直于所述放置架的立架,所述立架上设有垂直的导向轨;
所述提升组件包括动力源及链条,所述链条通过两个分别设置在立架上下端的链轮回转地设置在所述立架上,所述动力源传动连接其中一个链轮;
所述冲击组件包括滑动连接所述导向轨的滑座以及固定设置在所述滑座下端的冲击头;
所述触发组件包括高度可调设置在所述导向轨上的触发梁、滑动设置在所述滑座顶端的触发滑块及复位弹簧,所述触发滑块上固定设有触发销及楔形块,所述触发销用于搭接所述链条,所述复位弹簧用于推移所述触发滑块并使所述触发销抵接所述链条,所述楔形块呈倾斜面向上设置,且与所述触发梁抵接后推移所述触发滑块远离所述链条;
所述预紧组件以所述立架中线为对称轴对称设置在所述放置架的左右端,每个所述预紧组件均包括液压缸、定滑轮及拉力传感器,钢丝绳的两端分别绕过所述定滑轮并通过拉力传感器连接所述液压缸,所述液压缸用于拉紧钢丝绳并使所述钢丝绳经过所述冲击头的落点。
优选地,每个所述液压缸上均设有用于吸收液压冲击的蓄能器。
优选地,所述蓄能器上设有控制所述蓄能器关闭与开启的阀门。
优选地,所述放置架及立架均为立方体框架结构,所述导向轨、冲击组件及触发组件均设置在所述立架的内部。
优选地,所述液压缸设置在所述放置架的内部,所述液压缸的缸体铰接所述放置架,其活塞杆向所述立架的方向延伸。
优选地,所述定滑轮的水平高度高于所述液压缸的高度。
优选地,所述拉力传感器的一端与液压缸的活塞杆固定连接,另一端固定设有挂环,钢丝绳的一端贯穿挂环并通过卡扣与自身锁紧。
优选地,所述导向轨为一对向所述立架的中央凸起的板体,所述滑台内置有若干从所述导向轨的前后侧与其接触并滚动连接的滚轮。
优选地,所述动力源选用电机与减速箱的配合形式或选用液压马达。
优选地,所述链条上固定设有一段双短节距滚子链,所述触发销可从所述双短节距滚子链上方挂接。
优选地,所述触发组件还包括触发座,所述触发座固定设置在滑座的顶部,所述触发滑座滑动连接所述滑座。
优选地,所述冲击头的重量可调。
本发明和现有技术相比所具有的优点是:
1.本发明采用了支撑组件作为整个测试装置的安装基础,实现一体化结构,因此只需要一次校准即可使冲击头落点与钢丝绳张紧位置匹配,使用方便灵活、便于运输和推广;
2.采用一对水平液压缸同时拉伸钢丝绳的两端,并配合一对水平设置的定滑轮来实现钢丝绳的水平张紧,液压缸所提供的拉力范围上限较高,且两端施力可以实现均衡张紧、无论何时都可以保证钢丝绳受力均匀且与冲击方向垂直,并且由于采用了液压缸搭配蓄能器的形式,可以通过改变蓄能器压力实现钢丝绳两端的柔性固定,在进行冲击时不仅仿真效果好,而且检测结果准确性较高;
3.通过链轮链条传动带动整个冲击组件上升并采用自动下落的触发组件作为触发,抛弃了卷扬机这种提升形式,可使装置整体的重心稳定,因此即便不依托于特殊的使用地点也能够完成较高冲击位置的试验,其冲击高度远大于现有形式,有助于提升冲击头的冲击能量和冲击速度,从而扩大试验范围,而且与其配合的触发形式可以使链条通过回转运动后使冲击头自动再次挂入,实现自动化重复实验。
附图说明
图1是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的立体图。
图2是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的主视图。
图3是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的主视图的局部放大图。
图4是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的触发组件的侧视图。
图5是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的触发滑块和触发滑座的横截面剖视图。
图6是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的触发滑块和触发滑座的俯视图。
图7是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的第一使用状态示意图。
图8是本发明一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统的第二使用状态示意图。
如图所示:1、放置架,2、立架,3、导向轨,4、动力源,5、链条,6、链轮,7、冲击头,8、滑座,9、触发滑块,10、触发座,11、触发梁,12、复位弹簧,13、触发销,14、楔形块,15、液压缸,16、定滑轮,17、拉力传感器,18、双短节距滚子链,19、挂环,20、卡扣,21、滚轮,22、电机,23、减速箱,24、蓄能器,25、阀门。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例,并不因此而限定本发明型的保护范围,下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1,见图1-8所示:
见图1,本冲击测试装置包括:支撑组件、提升组件、冲击组件、触发组件及预紧组件。
见图2,所述支撑组件包括水平的放置架1及垂直于所述放置架1的立架2。所述放置架1和立架2均为立方体钢架结构,中间皆为贯通形式,立架2长度在5-6米,因此对于本方案来说,冲击高度可达5米,通常采用卷扬设备的冲击高度多为2-3米,因此对于冲击头7的冲击能量来说可以进行巨大提升。在所述立架2的内部设有垂直的导向轨3,导向轨3是由一对板体构成,板体相对设置且向立架2的中央延伸。采用加工精度和安装精度都要求不高的板体作为导向轨3不仅成本较低、易于实现,而且其易于安装和加工的形式也延长立架2的高度,从而提高冲击高度。
见图1、2,所述提升组件包括动力源4及链条5,所述链条5通过两个分别设置在立架2上下端的链轮6回转地设置在所述立架2上,所述动力源4传动连接其中一个链轮6。具体的,动力源4采用电机22及减速箱23的配合形式,所述电机22传动连接所述减速箱23,所述减速箱23传动连接位于所述立架2下方的所述链轮6。在某些实施例中,也可以采用液压马达来作为动力源。本方案是通过这个回转的链轮6来提升冲击组件,因此整个立架2内的重量是相对平均的,如果在立架2顶端安装卷扬设备,则会限制立架2的高度或者需要增加放置架1的宽度。而采用了链轮6传动的形式,不仅能够增加链条5节数来适应立架2高度,而且可以保证整体重量不会集中。而为了适配触发机构,在所述链条5上固定设有一段双短节距滚子链18。双短节距滚子链18是为了增强链条5的宽度从而更好地与触发组件进行连接,因此选用双链形式并与单链形式的链条5固定。
见图4,所述冲击组件包括滑动连接所述导向轨3的滑座8以及固定设置在所述滑座8下端的冲击头7。具体的,为了实现冲击头7的重量可调,可将冲击头7设置成空心结构,通过填充不同重量的填充物来调节冲击头7的重量,由此可做到,灵活应用34-45Kg的冲击头,而冲击能量可达到1666-2205J。
为了适配板状的导向轨3,在滑座8的内部设置若干从所述导向轨3的前后侧与其接触并滚动连接的滚轮21。在滑座8由重力作用自动下落时,由于整个立架2较高,因此能够获得较高的速度,此时对于导向轨3的导向精度要求较高,因此选用了能够缓冲不平稳的凸起或凹陷的滑轮来与导向轨3滚动连接,从而提高冲击稳定性。
见图4、5、6,所述触发组件包括高度可调设置在所述导向轨3上的触发梁11、固定设置在所述滑座8顶端的触发座10、滑动连接所述触发座10的触发滑块9及复位弹簧12。具体的,触发梁11根据测试高度需求通过螺栓螺母固定在导向轨3上,可实现下落高度灵活调节。本实施例中选用一块向下延伸的L型板作为触发梁11。而滑座8的顶面带有水平槽体,触发滑块9滑动连接在滑座8内,因此能够水平移动,并且移动方向是靠近或远离链条5的。
所述触发滑块9上固定设有触发销13及楔形块14。所述触发销13用于搭接所述链条5,因此与双短节距滚子链18相适配,为水平向外延伸的双齿。所述触发销13能够水平挂载在双短节距滚子链18的上方,由双短节距滚子链18充当输送链。而所述复位弹簧12抵接触发座10和触发滑块9,来用于推移所述触发滑块9并使所述触发销13抵接所述链条5。所述楔形块14呈倾斜面向上设置,其远离链条5的一端较高,在整个滑座8从上至下提升时,所述楔形块14与所述触发梁11抵接后会依靠斜面滑移,因此能够推移所述触发滑块9远离所述链条5。并且在完成一次实验后,随着链条5的回转,双短节距滚子链18会再次从触发销13的下方升起,从而可自动进行下次实验。
见图3,所述预紧组件以所述立架2中线为对称轴对称设置在所述放置架1的左右端,每个所述预紧组件均包括液压缸15、蓄能器24、定滑轮16及拉力传感器17。所述液压缸15设置在所述放置架1的内部,所述液压缸15的缸体铰接所述放置架1,其活塞杆向所述立架2的方向延伸,蓄能器24设置在液压缸15缸体的另一端,蓄能器24通过油管与液压缸15连通,而蓄能器24上还设有可以关闭和开启两者连接的阀门25。液压缸15的底部还设有可以锁定活塞杆位置的锁紧螺母,通过此螺母可以控制液压缸15对于冲击的承接形式,此为现有技术在此不再赘述。所述拉力传感器17的一端与液压缸15的活塞杆固定连接,另一端固定设有挂环19,钢丝绳的一端贯穿挂环19并通过卡扣20与自身锁紧。所述定滑轮16的水平高度高于所述液压缸15的高度。因此钢丝绳的两端分别绕过所述定滑轮16并通过拉力传感器17连接所述液压缸15后,会使钢丝绳以定滑轮16为依托形成水平拉紧,且钢丝绳经过所述冲击头7的落点,因此可以实现冲击测试。上述的液压缸15通过一个液压系统驱动,而通过调节蓄能器24的压力可以使蓄能器24对于吸收液压冲击的幅度改变,因此在钢丝绳进行剧烈冲击时,其两端连接的活塞杆会有一定的阻尼程度来活动,如果阻尼程度高则较为仿真,即实际情况下钢丝绳两端具有一定的柔性连接;如果通过使液压缸15的蓄能器24所提供的阻尼为0(关闭阀门25)则可以模拟刚性连接下钢丝绳的极限性能。这种形式不仅对于实验设备来说可以减小损坏、磨损程度,而且能够自主可控地调节张紧的形式。
最后,本装置还可以在放置架1的正前方设置一个高速摄像机来拍摄钢丝绳冲击时的状态。而且设置一个控制台开控制上述的拉力传感器17、液压系统和电机22。
具体使用时,首先将钢丝绳的两端和挂环19固定,旋转链条5使双短节距滚子链18移动到立架2下方;触发销13在双短节距滚子链18上方,随双短节距滚子链18上升而与其挂载,随后可以进行预紧和提升作业。在进行预紧时,由液压缸15提供张力来拉紧钢丝绳,并且通过拉力传感器17观察张紧力数值。
而对于决定冲击实验的冲击工况,可以分为:
进行刚性冲击时,关闭蓄能器24的阀门25,并锁紧液压缸15的底部螺母,此工况为刚性冲击,是利用液压缸15缸体和螺母来承受冲击;
进行缓冲冲击时,打开蓄能器24的阀门25,并拧松螺母,此工况为液压缓冲。
之后进行提升作业时,链条5带动整个滑座8向上运动,当楔形块14与触发梁11相接触时(参见图7),触发滑块9受压力向外滑移,使触发销13与双短节距滚子链18分离,滑座8随即自由落下,最终冲击头7与钢丝绳接触完成冲击测试(参见图8)。
以上对发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:包括支撑组件、提升组件、冲击组件、触发组件及预紧组件;
其中,所述支撑组件包括水平的放置架(1)及垂直于所述放置架(1)的立架(2),所述立架(2)上设有垂直的导向轨(3);
所述提升组件包括动力源(4)及链条(5),所述链条(5)通过两个分别设置在立架(2)上下端的链轮(6)回转地设置在所述立架(2)上,所述动力源(4)传动连接其中一个链轮(6);
所述冲击组件包括滑动连接所述导向轨(3)的滑座(8)以及固定设置在所述滑座(8)下端的冲击头(7);
所述触发组件包括高度可调设置在所述导向轨(3)上的触发梁(11)、滑动设置在所述滑座(8)顶端的触发滑块(9)及复位弹簧(12),所述触发滑块(9)上固定设有触发销(13)及楔形块(14),所述触发销(13)用于搭接所述链条(5),所述复位弹簧(12)用于推移所述触发滑块(9)并使所述触发销(13)抵接所述链条(5),所述楔形块(14)呈倾斜面向上设置,且与所述触发梁(11)抵接后推移所述触发滑块(9)远离所述链条(5);
所述预紧组件以所述立架(2)中线为对称轴对称设置在所述放置架(1)的左右端,每个所述预紧组件均包括液压缸(15)、定滑轮(16)及拉力传感器(17),钢丝绳的两端分别绕过所述定滑轮(16)并通过拉力传感器(17)连接所述液压缸(15),所述液压缸(15)用于拉紧钢丝绳并使钢丝绳经过所述冲击头(7)的落点。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:每个所述液压缸(15)上均设有用于吸收液压冲击的蓄能器(24)。
3.根据权利要求2所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述蓄能器(24)上设有控制所述蓄能器(24)关闭与开启的阀门(25)。
4.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述放置架(1)及立架(2)均为立方体框架结构,所述导向轨(3)、冲击组件及触发组件均设置在所述立架(2)的内部,所述液压缸(15)设置在所述放置架(1)的内部,所述液压缸(15)的缸体铰接所述放置架(1),其活塞杆向所述立架(2)的方向延伸,所述定滑轮(16)的水平高度高于所述液压缸(15)的高度。
5.根据权利要求5所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述拉力传感器(17)的一端与液压缸(15)的活塞杆固定连接,另一端固定设有挂环(19),钢丝绳的一端贯穿挂环(19)并通过卡扣(20)与自身锁紧。
6.根据权利要求3所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述导向轨(3)为一对向所述立架(2)的中央凸起的板体,所述滑台内置有若干从所述导向轨(3)的前后侧与其接触并滚动连接的滚轮(21)。
7.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述动力源(4)选用电机(22)与减速箱(23)的配合形式或选用液压马达。
8.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述链条(5)上固定设有一段双短节距滚子链(18),所述触发销(13)可从所述双短节距滚子链(18)上方挂接。
9.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述触发组件还包括触发座(10),所述触发座(10)固定设置在滑座(8)的顶部,所述触发滑座(8)滑动连接所述滑座(8)。
10.根据权利要求1所述的一种钢丝绳冲击摩擦模拟试验系统,其特征在于:所述冲击头(7)的重量可调。
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