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专利名称：钢丝绳变载弯曲疲劳试验机的制作方法
技术领域：
实用新型涉及一种测试技术领域的设备，尤其是一种适用于测试钢丝绳在承受交 变载荷时疲劳寿命的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机。
背景技术：
随着矿井开采不断向深部发展，国内深井和超深井的数量越来越多，由于深井下 摩擦提升机钢丝绳的大大加长，给提升机钢丝绳的运行带来一系列问题。表现最突出的是 使用寿命短，在徐州张小楼主井、铜陵冬瓜山主井等超千米深井中提升钢丝绳的寿命平均 不到8个月，表象为在未达到使用期限时就提早断裂、断丝数量较多、断丝不均勻等，严重 制约了矿井提升安全与经济效率。经理论分析引起深井下钢丝绳早期断丝的主要原因是交 变载荷下的弯曲疲劳破坏，于是需要一种能测试提升机钢丝绳在变载下弯曲疲劳寿命的试 验机，为使用钢丝绳的选型提供理论依据。现有的钢丝绳疲劳试验机主要是集中于测试电梯和起重机领域使用钢丝绳的疲 劳寿命。如中国专利ZL 032M225. 9公开了一种钢丝绳与滑轮疲劳试验装置，测试起重机 运行时钢丝绳绕滑轮的疲劳性能；ZL 200810032468. 3公开了一种电梯用钢丝绳弯曲疲劳 状态试验台，通过曳引轮、张紧轮和多个导向轮实现电梯内钢丝绳正向和反向组合弯曲状 态的模拟。上述试验机，是针对起重机和电梯上钢丝绳的疲劳试验装置，其中弯曲疲劳是钢 丝绳失效的主要原因，然而深井提升钢丝绳疲劳失效的主要原因是钢丝绳中交变载荷的幅 值过大，弯曲疲劳破坏不是其主要失效原因或只是原因之一，因此这些疲劳试验装置不适 用于深井摩擦提升机钢丝绳使用寿命的预测。目前还没有专门测试深井提升钢丝绳变载疲劳寿命的钢丝绳疲劳试验机，因此也 不能模拟摩擦提升钢丝绳的现实工况，采用现有设备对摩擦提升钢丝绳进行疲劳试验，只 会造成试验机的损坏，对于钢丝绳弯曲疲劳寿命测试结果也与实际寿命相差太大，实验数 据严重失真。
发明内容实用新型的目是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、易操作、仿真效 果好的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机。为实现上述目的，本实用新型的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，包括机架、分别经驱 动轴、张紧轴对称设在机架上的驱动轮和经试件钢丝绳缠绕连接的张紧轮，张紧轮内侧设 有固定在机架上的液压缸，液压缸的活塞杆经框形架套装在张紧轮两侧的张紧轴上，张紧 轴的两端分别设有限位轴承，限位轴承设在固定于机架上的导槽内，液压缸上连接有提供 交变载荷的电液伺服系统，液压缸的下方设有连接驱动轴带动驱动轮往复摆动的驱动装 置，驱动轴下方的机架上设有接近开关。所述的驱动装置包括固定在机架上的电机、与电机输出轴相连的减速器，减速器 与电机之间连接有一飞轮，减速器的输出轴上设有一偏心轮，偏心轮上铰接有与固定在驱动轴上的摆杆铰接在一起的连杆；所述的电液伺服系统包括交流电动机、与交流电动机相 连的油泵，油泵与液压缸相连的油路上依次串连有显示油压变化的压力表、起安全保护作 用的溢流阀、控制油液压力的电液伺服调压阀。有益效果本实用新型能对各类钢丝绳标准试件进行变载弯曲疲劳试验，尤其是 针对深井提升钢丝绳使用寿命的预测。可以模拟各种工况对钢丝绳施加不同类型的交变载 荷，来测试钢丝绳在实际工况下的疲劳寿命，研究其复合工况下的疲劳机理、预测其疲劳寿 命，指导钢丝绳的选型。并能对钢丝绳试件施加不同类型的交变载荷，准确控制施加交变载 荷的幅值，很好的模拟钢丝绳的实际工况，估测各种使用条件下钢丝绳的疲劳寿命。对于研 究深井摩擦提升机的提升钢丝绳失效机理、延长钢丝绳使用寿命、提高矿井的经济效益、提 升矿井提升安全与效率具有重要意义。该试验机结构简单，易于操控，实验数据精确。

图1是实用新型的主视结构示意图。图2是实用新型的俯视结构示意图。图3是实用新型的电液伺服系统原理示意图。图中驱动轮1，驱动轴2，摆杆3，轴承座4，钢丝绳5，连杆6，减速器7，液压缸8， 飞轮9，限位轴承10，张紧轴11，导槽12，张紧轮13，机架14，偏心轮15，电机16，接近开关 17，油泵18，油箱19，交流电动机20，压力表21，溢流阀22，电液伺服调压阀23，滤油器M。
具体实施方式
以下结合附图中对实用新型的一个实施例作进一步的描述如图1、2所示，本实用新型的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机主要由机架14、驱动轮 1、驱动轴2、张紧轴11、张紧轮13，钢丝绳5、驱动装置、电液伺服系统、张紧机构和接近开 关17构成，驱动轮1和张紧轮13在同一竖直面内，钢丝绳试件5缠绕在驱动轮1和张紧轮 13上。机架14由型钢焊接而成，左右对称，驱动轴2经轴承座4固定在机架14的左侧，张 紧轴11经限位轴承10设在机架14右侧的导槽12内，驱动轮1和张紧轮13分别设在驱动 轴2和张紧轴11的中部，驱动轮1经试件钢丝绳5缠绕连接张紧轮13，张紧轮13内侧设 有与其张紧轴11相连液压缸8，液压缸8固定在机架14上，液压缸8的活塞杆经框形架套 装在张紧轮13两侧的张紧轴11上；液压缸8上连接有提供交变载荷的电液伺服系统，电液 伺服系统包括交流电动机20，油泵18，油箱19，压力表21，溢流阀22，电液伺服调压阀23， 滤油器M和液压缸8，油泵18与交流电动机20相连，油泵18与液压缸8相连的油路上依 次串连有压力表21、溢流阀22、电液伺服调压阀23。交流电动机20提供动力源，使油泵18 输出压力油，经滤油器M过滤再进入液压缸8 ；电液伺服调压阀23控制油液压力，压力表 21显示油压，溢流阀22在系统中起安全保护作用，当系统压力超过规定值时，溢流阀22打 开，将系统中的一部分压力排出，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而 发生事故。张紧机构的下方设有连接驱动轴2带动驱动轮1往复摆动的驱动装置，驱动装 置包括电机16、飞轮9、减速器7、偏心轮15、连杆6、摆杆3，电机16固定在机架14上，电机 16输出轴通过飞轮9连接减速器7，偏心轮15固定在减速器7轴上，连杆6 —端铰接偏心 轮15，另一端铰接摆杆3，摆杆3固定套在驱动轴2 —端，其中偏心轮15、连杆6和摆杆3组成一个曲柄摇杆机构。驱动轮1下方的机架14上设有接近开关17，摆杆3每完成一次循环 摆动，接近开关17传输一个计数信号到控制系统以记录钢丝绳试件5循环弯曲次数。 工作原理及工作过程电机16通过飞轮9、减速器7带动偏心轮15旋转，再经曲 柄摇杆机构把动力传递给驱动轮1，驱动轮1循环摆动，钢丝绳试件5在驱动轮1和张紧轮 13上循环弯曲。电液伺服系统提供压力油到液压缸8，液压缸8活塞杆的伸缩推动张紧轴 11和张紧轮13水平移动，使钢丝绳试件5张紧并承受交变载荷。控制系统控制液压缸油压 压力变化，模拟钢丝绳试件5在提升过程中载荷的变化。接近开关17将计数信号传输到控 制系统，以监测钢丝绳试件5承受交变载荷的循环次数。
权利要求1.一种钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，其特征在于它包括机架(14)、分别经驱动轴 (2)、张紧轴(11)对称设在机架(14)上的驱动轮(1)和经试件钢丝绳(5)缠绕连接的张紧 轮(13)，张紧轮(13)内侧设有固定在机架(14)上的液压缸(8)，液压缸(8)的活塞杆经框 形架套装在张紧轮(13)两侧的张紧轴(11)上，张紧轴(11)的两端分别设有限位轴承(10)， 限位轴承(10)设在固定于机架(14)上的导槽(1 内，液压缸(8)上连接有提供交变载荷 的电液伺服系统，液压缸(8 )的下方设有连接驱动轴(2 )带动驱动轮(1)往复摆动的驱动装 置，驱动轴(2)下方的机架(14)上设有接近开关(17)。
2.根据权利要求1所述的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，其特征在于所述的驱动装置 包括固定在机架(14)上的电机(16)、与电机(16)输出轴相连的减速器(7)，减速器(7)与 电机(16)之间连接有一飞轮(9)，减速器(7)的输出轴上设有一偏心轮(15)，偏心轮(15) 上铰接有与固定在驱动轴(2)上的摆杆(3)铰接在一起的连杆(6)。
3.根据权利要求1所述的钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，其特征在于所述的电液伺服 系统包括交流电动机(20)、与交流电动机00)相连的油泵(18)，油泵(18)与液压缸(8) 相连的油路上依次串连有显示油压变化的压力表(21)、起安全保护作用的溢流阀(22)、控 制油液压力的电液伺服调压阀03)。
专利摘要一种钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，包括机架、钢丝绳试件、安装在机架上的驱动轮、驱动装置和接近开关，带动驱动轮循环回转的动力传递系统，给钢丝绳试件和张紧轮提供交变载荷的电液伺服系统。张紧轮每循环往复转动一次，电液伺服系统改变一次钢丝绳应力循环，接近开关发送一个计数信号，最终通过循环次数的计数实现钢丝绳疲劳寿命的测定。可对各类钢丝绳标准试件进行变载弯曲疲劳试验，对钢丝绳试件施加各种类型的交变载荷。该试验机结构简单，易于操控。
文档编号G01N3/36GK201903487SQ201020676850
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者叶圣伟, 李婷, 苗运江 申请人:中国矿业大学