液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机和环形组合衬垫

技术领域

本发明涉及一种用于矿用钢丝绳弯曲疲劳试验的检测和对矿用提升天轮配用衬垫的检测技术，尤其是一种液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机和环形组合衬垫。 

背景技术

同其他金属构件一样，钢丝绳在工作时受多种应力的作用，如静应力，动应力、弯曲应力、扭转应力、接触应力、挤压及捻制应力等，这些应力的反复作用将导致钢丝绳出现疲劳断丝，另外磨损和锈蚀也是加速断丝的重要方面，严重时甚至会发生整绳断裂的重大事故。正是由于钢丝绳的损伤程度及承载能力直接关系到人的生命和财产的安全，所以各国科学家一直在不断地探索确保钢丝绳安全运行的检测方法。

目前检验和评价钢丝绳性能和质量的办法一般是将钢丝绳拆股，分别对拆股钢丝进行拉断、弯曲和扭转试验，然后计算出其抗拉强度并判定其韧性号，以此作为选用和评价钢丝绳的依据。然而，钢丝绳在实际使用时的受力状态是非常复杂的，它不可能只承受单纯的拉伸、弯曲和扭转作用。

增加钢丝绳检验项目。在实验室条件下，检测钢丝绳的抗弯曲疲劳性能、钢丝绳的弹性模量、钢丝绳的结构伸长量、钢丝绳在一定拉力作用下断面收缩率、钢丝绳的麻心质量、麻心的含油率、钢丝绳表面涂油质量和表面涂油状态等。使煤矿提升用钢丝绳逐步向科学化、合理化、规范化迈进。

随着社会的发展和科技的进步，钢丝绳广泛使用在煤矿港口航空航天汽车摩托车等许多重要的场合。钢丝绳的疲劳试验如果完全按照现行的标准去实施，那么其试验结果将难以准确的反映应用情况。钢丝绳的弯曲疲劳寿命成为许多工程设计和使用人员关心的问题。我国现行的GB/T12347-2008规定了钢丝绳弯曲疲劳试验方法，它作为一种通用的钢丝绳弯曲疲劳试验方法的标准，并未完全包罗所有的钢丝绳弯曲疲劳类型，同一根钢丝绳的具体使用场合不同，使用的方法也不相同，那么它的弯曲疲劳寿命也不相同。在实验室为了更加逼真的反映钢丝绳弯曲疲劳寿命，就要求我们的钢丝绳弯曲疲劳试验方法也不能完全按照GB/T12347-1996执行，应该在理解GB/T12347-1996的基础上加以应用。国内通用的钢丝绳弯曲疲劳试验机有A、B、C、D、E等5种型号，原理图参照GB/T12347-1996。

目前应用的钢丝绳弯曲疲劳试验在航空中的应用较多，但都是小直径的，不能满足现有矿用提升及大直径钢丝绳检测的需要，有的生产单位只是为了验证产品的合格与否，配置有用连杆作为摆动机构试验钢丝绳弯曲疲劳试验机，噪声大，占用空间也大，同时惯性冲击力也较大，浪费能源。国外有摆动式弯曲疲劳试验机和行星式弯曲疲劳试验机，一方面是国内技术不成熟，另一方面也缺少相关试验数据，不适合国情。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机和环形组合衬垫。

本发明采用如下技术方案来实现其目的：

一种液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机，包括基座，主动轮和实验轮，回转驱动装置，基座的一端固定有轴承架并在该轴承架上安装有主动轮，基座的另一端设置有可左右平移的轴承架并在该轴承架上安装有实验轮，实验轮轴承架的左、右两侧的基座上分别固定有动力机构支架，两动力机构支架上分别固定有动力机构，左、右动力机构的端头分别顶压在实验轮的轴承架的两侧，靠近主动轮的右侧动力机构末端与负载支座之间设置有压力传感器；所述主动轮转轴通过联轴器与液压回转驱动装置连接；所述主动轮和实验轮的圆周侧面上设置有凹槽，钢丝绳试样两端通过夹头对接后套装在两轮的凹槽中。

所述动力机构为液压缸，或者气缸，或者千斤顶。

所述液压回转驱动装置包括液压马达，油箱和液压泵单元A，所述主动轮转轴通过联轴器液压马达的输出轴连接，该液压马达的进、出油管分别与电磁换向阀的两个输出口连接，电磁换向阀的一个输入管与液压泵单元A的输出口连接，液压泵单元A的输入管通过过滤器与油箱连通，电磁换向阀的另一个输入管通过过滤器与邮箱连通，液压泵单元A的电机上还连接有光电计数器及电控箱，同时在液压泵单元A的输出管上连接有溢流阀和压力表。

所述左、右液压缸的进、出油管分别与电磁换向阀的输出口连接，电磁换向阀的一个输入管与液压泵单元B的输出口连接，液压泵单元B的输入管通过过滤器与油箱连通，电磁换向阀的另一个输入管通过过滤器与邮箱连通，同时在液压泵单元B的输出管上连接有溢流阀和压力表。

主动轮与实验轮直径相等。

还包括设置在地面的矩形混凝土基坑，基座固定在矩形混凝土基坑边缘，主动轮和实验轮的下部位于基坑内。

左、右千斤顶的端头分别顶压在加载顶杆的中心，实验轮轴承架左右两侧分别连接有推杆，推杆末端的支架上固定有弹簧坐，弹簧座内安装有定载弹簧，弹簧的外漏端与所述推杆连接，弹簧座的一侧设置有条形滑槽，定载弹簧的另一端固定在一个楔形推板上，该楔形推板位于滑槽内，所述加载顶杆的两端与楔形推板之间为斜面配合结构。

实验轮轴承座与支架之间设置有条形孔和固定销配合结构。

一种所述液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机的环形组合衬垫，由多个弧形的单块段衬垫分别镶嵌在主动轮和实验轮圆周边缘形成环形衬垫，主动轮和实验轮的圆周设置有环形凹槽，同时在主动轮和实验轮的一侧设置有与所述凹槽连通的进口及封堵，各单块段衬垫分别从该进口进入环形凹槽形成环形组合衬垫。

在主动轮或实验轮侧壁上还至少设置有一个用于限制单块段衬垫滑动的固定机构。

各单块段衬垫的两边设置有凸缘，主动轮和实验轮的环形凹槽两侧壁上设置有与该凸缘匹配的凹槽。相邻两单块段衬垫的对接面之间凸凹配合。

有益效果：

1、该机根据绳径匹配聚酯摩擦衬垫，做不同直径钢丝绳的弯曲疲劳试验，聚酯摩擦衬垫上的圆弧半径，同被试钢丝绳截面半径吻合，可根据需要，从主动轮、实验轮的绳套中任意拆换安装。该机定值载荷通过动力装置，压力传感器，弹簧等框架结构得以实现，一改其他同类设备采用挂砣施荷的笨重做法。

2、本发明通用性强。采用现矿用提升装置完全相同的试验轮和主动轮，主动轮为固定结构，实验轮采用滑动并固定的结构，钢丝绳套装非常方便，通过更换试验轮的衬垫可实现各种型号不同直径的钢丝绳。

3、准确度高。采用1:1的钢丝绳卷绕试验轮，与实际工况一致。

4、转动频率范围宽。可满足弯曲疲劳频率20次/min～120次/min的要求。

5、摆动角度可调。通过调节液压系统的压力和流量，可实现任意角度的摆动。

6、自动化水平高。液压系统和液压马达采用泵用控制箱，光电在线计数装置，采用力传感器实现试验加载负荷的计算，并采用USB借口与电脑进行数据交换和储存。

7、结构简单合理，共用一个油箱，选用不同规格的液压泵，给液压马达和加载油缸供油，占用空间小，刚度和强度大，变形小，整机尺寸小。

附图说明

图1是本发明侧面结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是液压油路示意图；

图4是主动轮（或实验轮）的衬垫安装示意图；

图5是图4的A-A剖面结构示意图；

图6和图7分别是图5的拆分状态示意图；

图8是图7的左视图；

图9是图4的B-B剖面结构示意图；

图10是组合衬垫的另一种单块段衬垫的结构示意图；

图11是图10的进口部位结构示意图；

图12是活动轴承架安装结构示意图；

图13是加载顶杆与活动轴承架推杆之间连接关系示意图。

图中，标号1为基座，2为固定轴承架，3为主动轮，4为活动轴承架，5为实验轮，6为液压缸，7为压力传感器，8为液压马达，9为光电计数器和电控箱，10为液压泵单元B，11为液压泵单元A，12为液压缸支架，13为负载支座，14为联轴器，15为油箱，16为钢丝绳试样，19为单块段衬垫，20为单块段衬垫的弧形凹槽，21为主动轮或实验轮边缘弧形边，22为主动轮或实验轮边缘的凹槽，23为凹槽22侧壁的凹缘，24为凸缘，25为安装进口，26为挡栓，27为挡台，28为液压马达的进、出油管，29为液压缸的进、出油管，33为推杆，34为弹簧座，35为定载弹簧，36为楔形推板，37为限位板，38为斜面配合结构，39为实验轮转轴，40为固定销。816为液面计，817为进油过滤器Ⅰ,818为进油过滤器Ⅱ，819为压力表，820为电磁溢流阀，821为手动节流阀Ⅰ，822为电磁换向阀Ⅰ，823为过载阀组，824为电磁换向阀Ⅱ，825为手动节流阀Ⅱ，826为电磁溢流阀，827为压力表，828为单向阀，829为过滤器Ⅱ。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述：

实施例一：参见图1，图2，图3，图12和图13，一种液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机，在地面上用混凝土砌筑成矩形基坑，在矩形坑槽周围分别固定有基座1，基座1的一端固定有轴承架2，固定轴承架2上安装有主动轮3，基座1的另一端设置有可左右平移的活动轴承架4，活动轴承架4上安装有实验轮5，主动轮3与实验轮4直径相等，并且主动轮3和实验轮4的凹槽内分别套装有衬垫。两轮均有部分深入坑槽中，从而整个试验机的重心和高度都降低，稳定可靠。

实验轮轴承架4的左、右两侧的基座上分别固定有液压缸支架12，液压缸支架的后端还固定有负载支座13，每个液压缸支架12上分别固定有液压缸6。实验轮轴承架4的左、右端分别固定有横向的加载顶杆11。左、右液压缸6的端头分别顶压在加载顶杆11的中心。

靠近主动轮的右侧液压缸6末端与负载支座13的挡板之间设置有压力传感器7，压力传感器7与显示器连接。

左、右千斤顶的端头分别顶压在加载顶杆的中心，实验轮轴承架左右两侧分别连接有推杆，推杆末端的支架上固定有弹簧坐，弹簧座内安装有定载弹簧，弹簧的外漏端与所述推杆连接，弹簧座的一侧设置有条形滑槽，定载弹簧的另一端固定在一个楔形推板上，该楔形推板位于滑槽内，所述加载顶杆的两端与楔形推板之间为斜面配合结构。

实验轮轴承座与支架之间设置有条形孔和固定销配合结构。

所述主动轮3转轴通过联轴器14与液压回转驱动装置连接。液压回转驱动装置包括液压马达8，油箱15和液压泵单元A，参见标号11，主动轮转轴通过联轴器14液压马达8的输出轴连接，该液压马达8的进、出油管28分别与电磁换向阀822的两个输出口连接，电磁换向阀822的一个输入管与液压泵单元A的输出口连接，液压泵单元A的输入管通过过滤器817与油箱15连通，电磁换向阀822的另一个输入管通过过滤器与邮箱15连通，液压泵单元A的电机上还连接有光电计数器及电控箱9，同时在液压泵单元A的输出管上连接有溢流阀820和压力表819。

所述左、右液压缸6的进、出油管29分别与电磁换向阀824的输出口连接，电磁换向阀824的一个输入管与液压泵单元B（参见标号10）的输出口连接，液压泵单元B的输入管通过过滤器829与油箱15连通，电磁换向阀824的另一个输入管通过过滤器与邮箱15连通，同时在液压泵单元B的输出管上连接有溢流阀826和压力表827。

通过调节左、右液压缸6的压力，实验轮3和主动轮5之间的钢丝绳试样16达到额定的负载，根据钢丝绳试样破断时记录光电计数器的读数来计算钢丝绳疲劳度。钢丝绳试样15两端通过夹头对接后套装在两轮的凹槽衬垫上。

实施例二：参见图4-图9，一种适用于实施例一所述液压卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机的环形组合衬垫，由多个弧形的单块段衬垫19分别镶嵌在主动轮和实验轮圆周边缘形成环形衬垫。

主动轮3和实验轮5的圆周设置有环形凹槽22，同时在主动轮3和实验轮5的一侧设置有与所述凹槽22连通的进口25及封堵26，本实施例封堵采用带螺帽的螺栓（即挡栓），各单块段衬垫19分别从该进口进入环形凹槽形成环形组合衬垫。

各单块段衬垫19的两边设置有凸缘24，主动轮3和实验轮5的环形凹槽22两侧壁上设置有与该凸缘匹配的凹缘23。凸缘24和凹缘23配合可以防止单块段衬垫19脱离凹槽22而掉落。

每个单块段衬垫19的凸弧面上设置有圆弧面凹槽20，凹槽20的直径根据待检测钢丝绳直径而定，相邻各单块段衬垫19的凹槽依次连接形成特定型号的环形凹槽。

本实施在监测不同直径的钢丝绳时，通过更换各个单块段衬垫19即可。

实施例三：附图未画，内容与实施例二基本相同，相同之处不重述，不同的是：单块段衬垫19的形状不同，没有设置凸缘和凹缘配合结构，而是在主动轮或从动轮边缘的环形凹槽处设置有挡缘27。

实施例四：附图未画，内容与实施例二基本相同，相同之处不重述，不同的是：在主动轮或实验轮侧壁上还至少设置有一个用于限制单块段衬垫滑动的固定机构。

实施例五：附图未画，内容与实施例二基本相同，相同之处不重述，不同的是：相邻两单块段衬垫的对接面之间凸凹配合。