一种小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置

1.本发明涉及传动钢丝疲劳寿命评估领域的试验用评价装置，具体为一种小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置，该装置主要适用于小直径(10mm以下)绳轮丝传动弯曲疲劳试验装置。


背景技术：

2.钢丝绳在工程中应用极为广泛，一旦突发断裂将导致灾难性的设备事故和人身事故。为保证钢丝绳使用的安全，国家标准要求应对其进行弯曲疲劳试验。
3.现有丝传动弯曲疲劳寿命试验装置，如申请号为cn201510516176.7的中国专利公开的一种钢丝绳疲劳试验装置，通过丝杆等改变试验轮某一方向上的位置，从而达到改变缠绕在其上包角的目的，这种方式使得整体结构复杂化，而且在改变试验轮竖直位置的同时，也改变了试验轮之间距离的长短，为试验引入了多余变量，同时更无法直观得出此时试验包角值；该装置不具备钢丝绳断丝自动检测功能；且扩展性也不足，无法法用于不同绳轮半径比的弯曲试验，试验效率相对较低。
4.由于小直径钢丝绳断丝情况无法通过肉眼直接观察，故需要设置断丝自动检测装置。现有钢丝绳断丝自动检测装置，申请号为cn202022464294.7的中国专利公开的一种捻股断丝检测装置，该装置采用传感器检测断丝情况，其用于小直径丝传动断丝检测时，对传感器精度要求较高，该装置本身结构也较为复杂。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置，以克服上述现有技术中存在的诸多问题。本发明提供的弯曲疲劳寿命试验装置结构简单，能精确直观的反应试验测试包角值，可以满足多种绳轮半径比试验的需要，且能自动记录钢丝绳断丝情况，尤其适用于小直径的丝传动弯曲疲劳寿命试验装置。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置，包括试验机构以及用于用于支撑试验机构的试验架；
8.所述试验机构包括钢丝绳驱动模块、试验轮系模块、配重模块以及钢丝绳；
9.钢丝绳驱动模块由电机和绝缘电机轮组成,电机固定安装在试验架上；绝缘电机轮通过键连接的方式安装在电机上，其上设有与钢丝绳第一端连接的第一连接件；
10.试验轮系模块包括安装在试验架上的绝缘试验主板；绝缘试验主板的中间位置设有一圆形凹槽；圆形凹槽内安装有转换圆环和转换圆盘；圆形凹槽的圆心、转换圆环的环心和转换圆盘的圆心“三心”重合；转换圆环上安装有试验轮组乙；转换圆盘同轴固定安装在转换圆环内，且转换圆环能够以转换圆盘为轴转动；转换圆盘上安装有试验轮组甲和机械计数器，试验轮组甲的轮心和转换圆盘的圆心重合；机械计数器上设有设有供钢丝绳穿过钢丝绳孔；圆形凹槽的外侧安装有转向轮组甲和转向轮组乙；配重模块包括砝码、钢丝绳接
头和与钢丝绳连接的第二连接件；钢丝绳接头和砝码固定连接，第二连接件设置在钢丝绳接头上。
11.钢丝绳第一端通过第一连接件固定在绝缘电机轮上，第二端缠绕转向轮组甲后穿过机械计数器上的钢丝绳孔，再依次缠绕试验轮组甲、试验轮组乙以及转向轮组乙后，经第二连接件与配重模块中的钢丝绳接头固定连接。
12.将试验轮组乙当前位置信息作为初始值；由初始值开始转动圆环，通过转动圆环带动试验轮组乙转动，使试验轮组乙与试验轮组甲的相对位置发生改变，进而获得钢丝绳缠绕在试验轮组乙与试验轮组甲上的长度变化量和包角值变化量，结合初始值计算得到包角值。
13.进一步的，所述机械计数器用于计算断丝股数，包括计数器安装座、第一计数板、第二计数板、第一电子计数器和第二电子计数器；
14.第一计数板、第二计数板相互平行设置，两个计数板均通过计数器安装座固定在转换圆盘上，第一计数板上设有供钢丝绳穿过的第一钢丝绳孔，第二计数板上设有供钢丝绳穿过的第二钢丝绳孔；第一计数器的一端与绝缘电机轮处的钢丝绳连接，另一端连接第一计数板；第二计数器的一端连接第二计数板，另一端与钢丝绳接头处钢丝绳连接。
15.进一步的，所述计数器安装座的横截面为“l”型结构，计数器安装座包括底板和侧板，侧板上固定在转换圆盘上，第一计数板和第二计数板固定在计数器安装座底板上。
16.进一步的，所述计数板为“t”型结构，计数板包括横杆和竖杆，横杆嵌入计数器安装座的底板中，竖杆上设有用于穿过钢丝绳的钢丝绳孔。
17.进一步的，所述转向轮组甲、转向轮组乙与绝缘试验主板可拆卸连接；所述试验轮组甲与转换圆盘可拆卸连接；试验轮组乙与转换圆环可拆卸连接。
18.进一步的,所述计数器安装座和转换圆盘之间还设有垫片，以解决加工误差使得钢丝绳无法准确穿过计数板上钢丝绳孔的问题。
19.进一步的，所述第一连接件与第二连接接均包括凹槽和管状压头；凹槽与钢丝绳相连，其的轮廓与管状压头的轮廓一致且两者相互匹配，以使管状压头卡阻于凹槽内。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明采用转换圆环和转换圆盘的方式来改变试验轮间相对位置，从而实现改变试验轮包角值的目的，试验轮之间除了包角值改变外，未引入其他任何变量，符合单一试验原则，转换圆环转过角度即为包角值改变角度，能精确直观的反应包角值的变化，且结构简单。
22.2、各部件之间均采用可拆卸的安装方式连接，如转向轮组、试验轮组等部件，提升了安装和更换的方便性；当需要测试不同轮径时，只需根据实际需求更换转向轮组甲、转向轮组乙、试验轮组甲、机械计数器、试验轮组乙即可，使得该试验装置可扩展性强，能满足不同绳轮半径比弯曲试验要求。
23.3.设置有断丝自动计数装置，尤其适用于小直径的丝传动弯曲试验，采用双重计数方式，有效提高计数精度，且对计数装置加工精度要求较低。
附图说明
24.图1为本发明小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置结构示意图；
25.图2为实施例中试验轮系模块及配重模块结构示意图；
26.图3为实施例中绝缘电机轮结构示意图；
27.图4为实施例中机械计数器工作原理图示意图
28.图5为实施例中绝缘试验主板结构示意图；
29.图6为实施例中转换圆盘和转换圆环结构示意图；
30.图7为实施例中计数器安装座和计数板结构示意图；
31.图8为实施例中钢丝绳接头结构示意图；
32.附图标记：10、驱动模块；20、钢丝绳；30、试验轮系模块；40、配重模块；50、试验架；120、绝缘电机轮；121、螺旋槽；122、凹槽；310、绝缘试验主板；311、主板安装孔；3121、转向轮组安装孔甲；3122、转向轮组安装孔乙；313、圆形凹槽；；316、包角转换孔a；321、转向轮组甲；322、转向轮组乙；33、试验轮组甲；34、试验轮组乙；350、转换圆环；351、包角转换孔b；352、试验乙安装孔；360、转换圆盘；362、试验甲安装孔；363、计数器安装孔b；370、机械计数器；3710、计数器安装座；3711、底板；3712、侧板；3720a、第一计数板；3720b、第二计数板；3721a、第一钢丝绳孔；3721b、第二钢丝绳孔；373a、第一电子计数器；373b、第二电子计数器41、砝码；42、钢丝绳接头；421、外螺纹；422、吊孔；423、方形槽；601、管状压头甲；602、管状压头乙。
具体实施方式
33.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.一、本实施例提供的小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置详细结构描述
35.一种小直径丝传动弯曲疲劳寿命试验装置，如图1所示，包括试验机构以及用于用于支撑试验机构的试验架50。所述试验机构包括钢丝绳驱动模块10、试验轮系模块30、配重模块40以及钢丝绳20。
36.钢丝绳驱动模块包括电机10和绝缘电机轮120,电机固定安装在试验架50上。绝缘电机轮120通过键连接的方式安装在电机10上。绝缘电机轮120结构如图3所示，其上设有与钢丝绳20第一端连接的第一连接件和用于缠绕钢丝绳20的螺旋槽121。本实施例中，第一连接件由管状压头甲601和凹槽122组成。管状压头甲601被卡阻于凹槽122内。
37.试验轮系模块30包括绝缘试验主板310、转换圆盘360、转换圆环350、试验轮组甲33和试验轮组乙34、转向轮组甲321、转向轮组乙322。如图2所示，绝缘试验主板310上设置有主板安装孔311，所述绝缘试验主板310在主板安装孔311处和试验架50固定连接。绝缘试验主板310的中间位置设有一圆形凹槽313；圆形凹槽313内安装有有转换圆环350和转换圆盘360，转换圆环350的环心、圆形凹槽313的圆心以及转换圆盘360的圆心“三心”重合。
38.转换圆环350上安装有试验轮组乙34，转换圆环350内同轴固定安装有转换圆盘360，且转换圆环350能够以转换圆盘360为轴转动。转换圆盘360上安装有试验轮组甲33和机械计数器370，试验轮组甲33的轮心和转换圆盘360的圆心重合，机械计数器370和转换圆盘360、绝缘试验主板310固定连接。机械计数器上设有钢丝绳孔3721；圆形凹槽313的外侧安装有转向轮组甲33和转向轮组乙34。实施时，为满足不同绳轮半径比弯曲试验要求，转向轮组甲321、转向轮组乙322与绝缘试验主板310可拆卸连接；所述试验轮组甲33与转换圆盘360可拆卸连接；试验轮组乙34与转换圆环350可拆卸连接。具体的：如图5、图6所示，绝缘试
验主板310上转向轮组甲对应位置设有转向轮组安装孔甲3121，转向轮组乙322对应位置设有转向轮组安装孔乙3122，转换圆盘360上分别设置有试验甲安装孔362和机械计数器安装孔b363；转换圆环350上设置有包角转换孔b351和试验乙安装孔352。在这些安装孔处，分别采用螺栓作为连接件，将其固定在各自对应的位置上。
39.本实施例中，机械计数器370用于计算断丝次数，为提升计算精确度，本实施例采用双重计数。其结构如图4所示，包括计数器安装座3710、第一计数板3720a、第二计数板3720b、第一电子计数器373a和第二电子计数器373b。第一计数板3720a、第二计数板3720b相互平行设置，两个计数板均通过计数器安装座3710固定在转换圆盘360上，第一计数板3720a上设有供钢丝绳穿过的第一钢丝绳孔3721a，第二计数板3720b上设有供钢丝绳穿过的第二钢丝绳孔3721b；第一电子计数器373a的一端与绝缘电机轮120处的钢丝绳20连接，另一端连接第一计数板3720a；第二计数器373b的一端连接第二计数板3720b，另一端连接钢丝绳接头42处钢丝绳20。
40.图7为本实施例选用的计数器安装座3710和计数板结构示意图。如图7所示，计数器安装座的横截面为“l”型结构，计数器安装座包括底板3711和侧板3712，侧板3712上固定在转换圆盘上。计数板为“t”型结构，计数板包括横杆和竖杆，横杆嵌入计数器安装座的底板3711中，竖杆上设有用于穿过钢丝绳的钢丝绳孔。
41.配重模块包括砝码41、钢丝绳接头42和与钢丝绳连接的第二连接件；钢丝绳接头42和砝码41固定连接，第二连接件设置在钢丝绳接头42上。如图8所示，钢丝绳接头42由上下重叠设置且中心轴线共轴的上圆柱和下圆柱构成。上圆柱侧面设有第二连接件，第二连接件包括凹槽423和管状压头乙602。上圆柱顶面设有吊孔422；吊孔422与凹槽423连通，下圆柱柱体上设有外螺纹421。钢丝绳接头42通过外螺纹421和砝码41相连接。
42.钢丝绳20一端于被管状压头甲601钳制，并被连同管状压头甲601一起卡阻在绝缘电机轮120凹槽122内，然后钢丝绳20缠绕在绝缘电机轮120的螺旋槽121上，之后再绕过转向轮组甲321、机械计数器上的钢丝绳孔3720上钢丝绳孔3721、再依次绕过试验轮组甲33、试验轮组乙34以及转向轮组乙322，最后穿过钢丝绳接头42的吊孔422，并被管状压头乙602钳制，并连同管状压头乙602一起被卡阻于钢丝绳接头42方形槽423内。
43.二、结合本实施例的弯曲疲劳试验情况从以下几方面详述本发明的优点
44.(一)对弯曲长度(包角)改变方式详细说明
45.如图2所示，所述试验轮组甲33的轮心和转换圆盘360的圆心从垂直于绝缘试验主板310的方向上看二者重合于一点。初始状态时，钢丝绳20和试验轮组甲33、试验轮组乙34的轮缘相切，且在转向轮组甲321、试验轮组甲33、试验轮组乙34以及转向轮组乙322间呈一条直线，此时试验轮组甲33的钢丝绳20包角值为0度。当需测试某一包角值δ时，首先使转换圆环350绕转换圆盘360转动δ度，使得转换圆环350上包角转换孔b351到所需包角转换孔a316位置处，同时转换圆环350在转动过程中也将带动试验轮组乙34转动，使试验轮组乙34的位置相对于试验轮组甲33发生了改变，从而使得钢丝绳20分别在试验轮组甲和试验轮组乙轮上的缠绕长度发生相应改变，进而获得钢丝绳缠绕在试验轮组乙与试验轮组甲上的长度变化量和包角值变化量δ。结合图2可知，本实施例中，包角值变化量δ即为转换圆环转动的角度值δ，也即为此刻所需要测试的包角值δ。经过上述步骤，即可实现精确直观的改变弯曲长度(包角)值，且理论上该方法可以用于任意包角值的弯曲疲劳寿命试验。
46.(二)不同绳轮弯曲长度试验详细说明
47.如图1和图2示，转向轮组甲321、试验轮组甲33、试验轮组乙34以及转向轮组乙322均采用可拆卸方式安装在各自平台上，当需要测试不同轮径时，只需拆下原来的轮和安装座，换上对应轮径的轮和安装座即可，当需要测试不同绳径时，只需要更换相应的管状压头甲601、管状压头乙602、以及钢丝绳20以及计数板3720即可。通过上述步骤，使得该试验装置可扩展性强，能满足不同绳轮半径比弯曲试验要求，易于拆卸和安装，有效提高试验效率，且理论上该装置可以用于任意绳轮半径比弯曲疲劳寿命试验。
48.(三)钢丝绳断丝自动计数过程详细说明
49.机械计数器的连接方式如图4所示，其中第一电子计数器373a的一极接第一计数板3720a，另一极接绝缘电机轮12处钢丝绳20；第二电子计数器373b的一极接第二计数板3720b，另一极接钢丝绳接头42处钢丝绳20。当钢丝绳20中出现断丝时，钢丝绳20中断丝将和第一计数板3720a和第二计数板3720b上钢丝绳孔孔壁接触，从而使得电子计数器的线路被接通，电子计数器上将出现计数。由此可见，在本实施例中，第一电子计数器373a的采集端为绝缘电机轮处，第二电子计数器的采集端为钢丝绳接头处。这样两个电子计数器实现了独立计数。当两个电子计数器所计数出现差异时，以数字大的为准。通过两个独立的计数器实现了断丝次数计数的校准，提高了断丝计数的准确性。
50.另外，若加工误差使得钢丝绳20无法准确穿过计数孔3720上的钢丝绳孔3721，则可以通过在计数器安装座3710和转换圆盘360之间增加垫片，或者在计数板3720和计数器安装座3710的接触处增加垫片的方式来使得钢丝绳20准确的穿过钢丝绳孔3721。综上所述，机械计数器370具有结构简单，易于安装拆卸，且加工精度要求较低等特点。
51.上述实施例仅说明本发明的原理及作用，而非用于限制本发明，仅为帮助理解本发明原理，本发明保护范围亦不限于上述的配置和实施例，本领域技术人员可以根据公开技术做出不脱离本发明实质的其他各种具体变形与组合，但仍在本发明的保护范围内。