1.一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置,包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统,其特征在于:
所述基架包括底板(10)、对称设置在底板(10)两端的支撑立柱(2)、设置在支撑立柱(2)底部的底梁(8)、设置于支撑立柱(2)底部和底板(10)之间的固定角钢(9)以及固定在支撑立柱(2)顶部的承载梁(1);
所述加载系统包括重块加载系统、液压加载系统和钢丝绳(30),所述重块加载系统包括设置在支撑立柱(2)上的上下可调的A滑轮支架(20)、固定于A滑轮支架(20)上的A滑轮(21)以及设置在A滑轮支架(20)下方的重块组(18),所述液压加载系统包括设置在支撑立柱(2)上的上下可调的B滑轮支架(4)、固定于B滑轮支架(4)上的B滑轮(3)、设置在B滑轮支架(4)下方的液压缸(6)以及与液压缸(6)相连的泵站(7),所述钢丝绳(30)的一端绕过A滑轮(21)后与重块组(18)相连,钢丝绳(30)的另一端绕过B滑轮(3)后与液压缸(6)的活塞杆(5)相连;
所述微滑移系统包括支撑系统、驱动系统和摩擦传动系统,支撑系统包括设置在底板(10)中部的支架(16),支架(16)顶部通过轴承(17)与摆动杆(19)中部铰接,驱动系统包括固定于底板(10)上的电机座(15)、固定在电机座(15)下部的电机(14)、与电机(14)输出轴连接的偏心块(13)以及与偏心块(13)连接的连杆(12),连杆(12)与摆动杆(19)底部铰接,摩擦传动系统包括固定于摆动杆(19)顶部的衬垫夹具(29)、固定于衬垫夹具(29)中的摩擦衬垫(24)以及开设在摩擦衬垫(24)顶面的弧形凹槽,钢丝绳(30)搭设在弧形凹槽内,摩擦衬垫(24)由多块拼接而成,每块摩擦衬垫(24)一侧横截面开设有方形凹槽(32),在衬垫夹具(29)侧面与方形凹槽(32)相对应的位置开设有凹形方孔(33);
所述状态监测系统包括动张力监测系统、衬垫应力测量系统、摩擦力测量系统和微滑移监测系统,动张力监测系统包括安装于摩擦衬垫(24)两侧钢丝绳(30)上的旁压式张力传感器(22),衬垫应力测量系统包括贴于每块摩擦衬垫(24)方形凹槽上的第一应变片(26),摩擦力测量系统包括贴于摆动杆(19)表面的第二应变片(31),微滑移监测系统包括固定于承载梁(1)上的高速摄像头(25),高速摄像头(25)正对衬垫夹具(29)的凹形方孔(33)和摩擦衬垫(24)的方形凹槽(32)。
2.根据权利要求1所述的一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置,其特征在于:所述连杆(12)端部设置圆球头,摆动杆(19)底部设有与圆球头相适配的球窝(11)。
3.一种利用权利要求1中所述试验装置监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验方法,其特征在于包括以下步骤:
a)通过计算机控制泵站(7)的系统压力,使液压缸(6)的活塞杆(5)收缩直至钢丝绳(30)被拉直,旁压式张力传感器(22)达到初始微小设定值,对旁压式张力传感器(22)调零;继续增加泵站(7)的系统压力直至重块组(18)被提起一定高度时停止加载,通过旁压式张力传感器(22)记录摩擦衬垫(24)两侧的钢丝绳(30)的张力大小;通过计算机程序设定泵站(7)的系统压力峰值和谷值,启动计算机程序,对钢丝绳(30)施加动态交变张力;
b)启动电机(14),经偏心块(13)和连杆(12)带动摆动杆(19)摆振,使钢丝绳(30)和摩擦衬垫(24)之间产生微滑移,通过高速摄像头(25)记录钢丝绳(30)与摩擦衬垫(24)之间的动态微滑移;通过旁压式张力传感器(22)通过记录摩擦衬垫(24)两侧的钢丝绳(30)的动张力变化;对第一应变片(26)和第二应变片(31)通电,分别记录钢丝绳(30)与摩擦衬垫(24)接触区附近摩擦衬垫(24)的应力及钢丝绳(30)与摩擦衬垫(24)之间的摩擦力大小;
c)当达到设定的摆动杆(19)摆振次数后,关闭电机(14)和泵站(7);
d)改变电机(14)频率、偏心块(13)偏心距离、泵站(7)的系统压力、摩擦衬垫(24)的弧形凹槽直径以及A滑轮支架(20)和B滑轮支架(4)的上下位置,研究不同微滑移频率、微滑移幅值、动载荷和围包角条件下钢丝绳(30)与摩擦衬垫(24)之间的动态微摩擦行为。