一种钢丝绳横向刚度检测装置

技术领域

本发明涉及钢丝绳检测技术领域，具体来说，涉及一种钢丝绳横向刚度检测装置。

背景技术

钢丝绳在使用中一般由卷筒放出，经过多组滑轮组后通过绳夹，用轴销固定在起重臂头部的防扭装置上，容易发生磨损、疲劳、变形等钢丝绳失效造成事故和损失。除了钢丝绳受到的轴向拉力载荷，这些失效的发生离不开钢丝绳在卷筒和轮槽中受到复杂的横向应力作用。在卷筒中，随着钢丝绳轴向载荷的增大，钢丝绳横向载荷也在增加，当横向压力驱使钢丝绳达到塑性变形时，钢丝绳截面由圆形向椭圆形变化或由此驱使，它的结构便发生了破坏。这样的情况下，会引起钢丝绳互相挤压损伤、排绳不平等问题，严重影响钢丝绳使用寿命。当钢丝绳运行至轮槽时，钢丝绳形状由圆形向椭圆形转变，包角发生了变化，且底部形成了近似悬空状态，使钢丝绳内应力增大，与轮槽磨损力度加大，这不仅加剧了轮槽损坏，还会造成钢丝绳早期磨损、疲劳断丝。由此可见，钢丝绳受到横向应力作用下保持结构稳定性在使用系统中起着至关重要的作用，一方面钢丝绳在卷筒上静态受压产生变形；另一方面在导向轮，滑轮组中动态运行将加速磨损、疲劳，因此，选择优质钢丝绳、正确使用钢丝绳，让其发挥最佳使用效果，测定钢丝绳的横向应力作用下的结构稳定性则显得尤为重要。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢丝绳横向刚度检测装置，便于测量钢丝绳的横向应力，完善对钢丝绳产品的检测标准，解决在钢丝绳横向刚度检测领域无标准可依，支持更好的钢丝绳产品的设计、应用和监管。

(二)技术方案

为实现上述优点，本发明采用的具体技术方案如下：它包含放置板、拉缸、绕卷装置、控制器、定位装置、支撑脚、钢丝绳，若干所述支撑脚分别对称安装在放置板的底部，所述拉缸固定连接在放置板的左侧上方，所述定位装置安装在放置板的右侧上方，所述绕卷装置安装在所述拉缸与所述定位装置之间，所述控制器安装在绕卷装置的上方一侧，所述钢丝绳的穿过绕卷装置并分别与拉缸和定位装置连接。

进一步的，为了能够模拟出钢丝绳在工作的中的状态，以及便于对钢丝绳的各项指数进行检测，所述绕卷装置包含外壳、导向轮、辅助轮、探伤装置、外径测量仪一，两个导向轮分别安装在外壳的内部下方左右两侧，辅助轮安装在外壳的内部上方，并位于两个导向轮中心位置，探伤装置安装在左侧导向轮与辅助轮切线中间位置，外径测量仪一安装在右侧导向轮与辅助轮切线中间位置。

进一步的，为了使得便于对待检测钢丝绳进行定位，所述定位装置包含外框、压板、导向杆、压紧油缸、导向套，外框的中间位置设置有通孔，压板位于通孔的内部中间位置，两个导向杆分别安装在压板的左右两侧上方并贯穿外框延伸至外部，压紧油缸安装在外框的正上方外侧，且压紧油缸的推杆贯穿外框与压板的上部中间位置相连，导向杆与外框的连接处均套接有导向套。

进一步的，为了能够夹住待检测的钢丝绳，所述拉缸的前部设置有夹紧装置，夹紧装置的前部设置有连接板，连接板的下部设置有缺口，连接板的上方四个边角处均设置有连接孔一，夹紧装置的后部端面中间位置设置有连接螺纹孔一。

进一步的，为了便于适应各种类型的钢丝绳，所述缺口的内侧安装有夹紧模具，夹紧模具包含上模、下模和连接螺丝，上模位于下模的正上方，上模的四个边角处均设置有连接孔二，下模的四个边角处均设置有连接螺纹孔二，连接螺丝穿过连接孔一和连接孔二与连接螺纹孔二旋接。

进一步的，为了便于对上模和下模进行安装，所述连接孔一、连接孔二和连接螺纹孔二的垂直位置相对应。

进一步的，为了能够测得加载横向力后，加载方向钢丝绳的实际直径，所述定位装置与右侧导向轮之间设置有外径测量仪二。

进一步的，为了便于对拉缸和压紧油缸进行控制，所述拉缸和压紧油缸均与外部油缸液压阀组相连，液压阀组上的电磁阀与控制器电性连接。

进一步的，为了便于对钢丝绳进行压紧，所述压板的底部设置有倒齿一，与倒齿一相对应的通孔上设置有倒齿二。

进一步的，为了无损检测钢丝绳的内部结构及损坏情况，所述探伤装置的外侧四周设置有探伤传感器。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种钢丝绳横向刚度检测装置，具备以下有益效果：便于测量钢丝绳的横向应力，完善对钢丝绳产品的检测标准，解决在钢丝绳横向刚度检测领域无标准可依，支持更好的钢丝绳产品的设计、应用和监管。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中定位装置5的结构示意图；

图3是对应图2中的A部放大图；

图4是对应图2中的B部放大图；

图5是本发明中夹紧装置21的结构示意图；

图6是本发明中夹紧模具24的结构示意图；

图7是本发明中探伤装置34的结构示意图；

图8是本发明中连接螺纹孔二2421的位置结构示意图；

图9是本发明中钢丝绳由于本身的刚性的曲线图。

图中：放置板1、拉缸2、绕卷装置3、控制器4、定位装置5、支撑脚6、钢丝绳7、外壳31、导向轮32、辅助轮33、探伤装置34、外径测量仪一35、外框51、压板52、导向杆53、压紧油缸54、导向套55、夹紧装置21、连接板22、缺口23、连接孔一221、连接螺纹孔一211、夹紧模具24、上模241、下模242、连接螺丝243、连接孔二2411、连接螺纹孔二2421、外径测量仪二6、倒齿一521、倒齿二5111、探伤传感器341。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种钢丝绳横向刚度检测装置。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-8所示，根据本发明实施例的一种钢丝绳横向刚度检测装置，它包含放置板1、拉缸2、绕卷装置3、控制器4、定位装置5、支撑脚6、钢丝绳7，若干所述支撑脚6分别对称安装在放置板1的底部，所述拉缸2固定连接在放置板1的左侧上方，所述定位装置5安装在放置板1的右侧上方，所述绕卷装置3安装在所述拉缸2与所述定位装置5之间，所述控制器4安装在绕卷装置3的上方一侧，所述钢丝绳7的穿过绕卷装置3并分别与拉缸2和定位装置5连接。

在一个实施例中，所述绕卷装置3包含外壳31、导向轮32、辅助轮33、探伤装置34、外径测量仪一35，两个导向轮32分别安装在外壳31的内部下方左右两侧，辅助轮33安装在外壳31的内部上方，并位于两个导向轮32中心位置，探伤装置34安装在左侧导向轮32与辅助轮33切线中间位置，外径测量仪一35安装在右侧导向轮32与辅助轮33切线中间位置，从而通过两个导向轮32和辅助轮33可以模拟出钢丝绳的使用状态，通过探伤装置34可以实时检测钢丝绳在受力时的物理变化，在通过外径测量仪一35可以测量钢丝绳在受力时垂直于加载方向钢丝绳的实际直径。

在一个实施例中，所述定位装置5包含外框51、压板52、导向杆53、压紧油缸54、导向套55，外框51的中间位置设置有通孔511，压板52位于通孔511的内部中间位置，两个导向杆53分别安装在压板52的左右两侧上方并贯穿外框51延伸至外部，压紧油缸54安装在外框51的正上方外侧，且压紧油缸54的推杆贯穿外框51与压板52的上部中间位置相连，导向杆53与外框51的连接处均套接有导向套55，将钢丝绳的一端放置到通孔511的内部，控制压紧油缸54下压，从而使压板52压向钢丝绳，两个导向套55可以减少导向杆53与外框51之间的摩擦系数。

在一个实施例中，所述拉缸2的前部设置有夹紧装置21，夹紧装置21的前部设置有连接板22，连接板22的下部设置有缺口23，连接板22的上方四个边角处均设置有连接孔一221，夹紧装置21的后部端面中间位置设置有连接螺纹孔一211，通过连接螺纹孔一211可以使夹紧装置21旋接在拉缸2前部的推杆上。

在一个实施例中，所述缺口23的内侧安装有夹紧模具24，夹紧模具24包含上模241、下模242和连接螺丝243，上模241位于下模242的正上方，上模241的四个边角处均设置有连接孔二2411，下模242的四个边角处均设置有连接螺纹孔二2421，连接螺丝243穿过连接孔一221和连接孔二2411与连接螺纹孔二2421旋接，夹紧模具24根据钢丝绳的直径进行配套，并采用分体式结构，方便夹紧模具24的安装，同时便于钢丝绳的夹紧。

在一个实施例中，所述连接孔一221、连接孔二2411和连接螺纹孔二2421的垂直位置相对应，从而便于夹紧模具24与连接板22进行安装。

在一个实施例中，所述定位装置5与右侧导向轮32之间设置有外径测量仪二6，从而通过外径测量仪二6测量加载方向钢丝绳的实际直径。

在一个实施例中，所述拉缸2和压紧油缸54均与外部油缸液压阀组相连，液压阀组上的电磁阀与控制器4电性连接，从而方便对拉缸2和压紧油缸54进行控制。

在一个实施例中，所述压板52的底部设置有倒齿一521，与倒齿一521相对应的通孔511上设置有倒齿二5111，通过倒齿一521和倒齿二5111可以确保对钢丝绳进行夹紧。

在一个实施例中，所述探伤装置34的外侧四周设置有探伤传感器341，通过探伤传感器341可以测量钢丝绳在受力后的物理变化。

在检测过程中，基于力学理论和实际应用情况定义横向刚度V，明确所需计算参数和关系，可通过施加一定横向载荷FQ再通过测量互相垂直的两个方向的钢丝绳直径变化程度的比值来衡量钢丝绳刚度V：

式中：

dy——加载横向力FQ后，加载方向钢丝绳的实际直径；

dx——加载横向力FQ后，垂直于加载方向钢丝绳的实际直径。

对钢丝绳做应力分析：设钢丝绳OCB受轴向拉力T，并以围包角θ绕过导轮，可以认为导轮以一横向集中载荷P作用于钢丝绳上，钢丝绳由于本身的刚性则形成如图9所示OCB曲线状，取O点为坐标原点，从该点做OC的切线方向为X轴，取Y轴垂直于X轴，则离坐标原点O为x距离处钢丝断面的弯矩为M＝T0y，由材料力学知公式：

1/ρ＝M/EJ

式中：T0——钢丝在O点所受的纵向拉力

E——钢丝的弹性系数，kg/cm

J

ρ——钢丝的弯曲曲率半径，cm

由于围包角很小，可得到以下方程式：

d

解此方程式(令k＝(T

y＝c

由边界条件，当x＝0时，y＝0代入式①，得c2＝-c1，将式①微分得式②：

dy/dx＝c

由边界条件，当x＝xc时，dy/dx＝tan(θ/2)，当钢丝绳绕过导论受力时，围包角θ为已知；而当外力P为已知时：

将围包角值代入式②，并考虑θ很小时tan(θ/2)＝θ/2,得常数c1＝-c2＝(θ/2)/2kcosh(kx

y＝θsh(kx)/2kcosh(kx

离远点O为x距离的钢丝截面受的弯矩及最大外区应力和曲率半径分别为：

M＝T

当x＝xc处之钢丝截面所受弯矩最大：M

则其相应的最大弯曲应力为式④：

其最小曲率半径便相应为式⑤：

将式④×式⑤可得到直径为d的钢丝绳，在半径为ρ

由此便可以对横向力进行确定而为钢丝绳横向刚度的测试奠定理论基础。

工作原理：在使用时，将钢丝绳的一侧放置到通孔511的内部，并通过压紧油缸54进行压紧，再将钢丝绳穿过外径测量仪二6，在绕过右侧的导向轮32，在穿过外径测量仪一35绕过辅助轮33，在穿过探伤装置34至左侧的导向轮32，最后通过夹紧模具24进行夹紧，拉缸2向后拉动钢丝绳，对钢丝绳进行横向刚度监检测。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，从而实现本发明便于测量钢丝绳的横向应力，完善对钢丝绳产品的检测标准，解决在钢丝绳横向刚度检测领域无标准可依，支持更好的钢丝绳产品的设计、应用和监管。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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；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，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。