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专利号: 2016105675869
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超深立井缠绕式提升钢丝绳摩擦腐蚀疲劳损伤监测装置,其特征在于:包括支撑系统、拉-拉疲劳系统、恒温腐蚀系统、动态加载系统以及监测系统;所述支撑系统对拉-拉疲劳系统、恒温腐蚀系统、动态加载系统以及监测系统提供支撑;待监测的疲劳钢丝绳(22)分别通过水平方向的拉-拉疲劳测试系统提供疲劳载荷、通过竖直方向的动态加载系统提供动态接触载荷、通过恒温腐蚀系统提供恒温腐蚀环境,所述监测系统对疲劳钢丝绳(22)的疲劳载荷、动态接触载荷和摩擦力的变化进行监测;

所述支撑系统包括底板(14)、龙门支架(9)、电化学工作站支架(12)和伺服电动缸A支架(15);所述龙门支架(9)、电化学工作站支架(12)和伺服电动缸A支架(15)均固定在底板(14)上;

所述拉-拉疲劳系统包括设置在水平放置的疲劳钢丝绳(22)两端的固定装置以及疲劳载荷加载系统;其中一端的固定装置包括U型件支座(24)、U型件(1)、鸡心环A(23)、钢丝绳U型锁具A(2),所述U型件支座(24)固定在底板(14)上,U型件(1)固定在U型件支座(24)上,鸡心环A(23)环心穿过U型件(1),疲劳钢丝绳(22)一端穿过鸡心环A(23)的绳槽且疲劳钢丝绳(22)接头端通过钢丝绳U型锁具A(2)锁紧;另一端的固定装置包括钢丝绳U型锁具B(10)和鸡心环B(18),疲劳钢丝绳(22)的另一端穿过鸡心环B(18)的绳槽且疲劳钢丝绳(22)接头端通过钢丝绳U型锁具B(10)锁紧;所述疲劳载荷加载系统包括伺服电动缸A(13)和拉力传感器(17),所述伺服电动缸A(13)固定在伺服电动缸A支架(15)上,伺服电动缸A(13)的螺纹杆与拉力传感器(17)一端连接,拉力传感器(17)的另一端穿过鸡心环B(18)环心;

所述恒温腐蚀系统包括耐腐蚀箱(19)、耐腐蚀箱盖(5)、恒温控制系统、电化学工作站(11)以及密封装置;所述耐腐蚀箱(19)中装有耐腐蚀溶液;所述疲劳钢丝绳(22)穿过耐腐蚀箱(19)的侧壁孔并通过密封装置将耐腐蚀箱(19)的侧壁孔进行密封;所述耐腐蚀箱盖(5)盖在耐腐蚀箱(19)上;所述恒温控制系统包括加热元件(4)、冷却水管(3)和温度控制柜;所述冷却水管(3)包绕在耐腐蚀箱(19)的外部;所述电化学工作站(11)固定于电化学工作站支架(12)并与电化学工作站(11)的电极连接;所述加热元件(4)以及电化学工作站(11)的电极均固定在耐腐蚀箱盖(5)上并伸入耐腐蚀箱(19)中;

所述动态加载系统包括伺服电动缸B(7)、连接件B(8)、二维力传感器(6)、耐腐蚀加载钢丝夹具、加载钢丝绳(27)和摩擦衬垫(21);所述伺服电动缸B(7)、连接件B(8)、二维力传感器(6)、耐腐蚀加载钢丝夹具、加载钢丝绳(27)均位于疲劳钢丝绳(22)的上方,其中伺服电动缸B(7)固定在龙门支架(9)上并通过连接件B(8)与二维力传感器(6)一端连接,二维力传感器(6)另一端与耐腐蚀加载钢丝绳夹具连接,加载钢丝绳(27)通过耐腐蚀加载钢丝绳夹具固定并对准疲劳钢丝绳(22)表面,疲劳钢丝绳(22)的下方与摩擦衬垫(21)接触,所述摩擦衬垫(21)固定在摩擦衬垫支架(20)上;所述摩擦衬垫支架(20)固定在耐腐蚀箱(19)的底板上。

2.权利要求1所述的超深立井缠绕式提升钢丝绳摩擦腐蚀疲劳损伤监测装置,其特征在于:所述密封装置包括密封圈外端盖A(28)、密封圈内端盖A(29)、唇形密封圈A(30)、密封圈定位环A(31)、密封圈外端盖B(33)、密封圈内端盖B(32)、唇形密封圈B(35)、密封圈定位环B(34);耐腐蚀箱(19)一侧的侧壁孔内依次安装密封圈外端盖A(28)、唇形密封圈A(30)、密封圈定位环A(31)、密封圈内端盖A(29),耐腐蚀箱另一侧的侧壁孔内依次安装密封圈外端盖B(33)、唇形密封圈B(35)、密封圈定位环B(34)、密封圈内端盖B(32)。

3.权利要求1所述的超深立井缠绕式提升钢丝绳摩擦腐蚀疲劳损伤监测装置的监测方法,其特征在于:包括顺序执行的以下步骤:

(a)通过脱脂棉擦拭加载钢丝绳(27)和疲劳钢丝绳(22)接触表面以去除表面油脂,将加载钢丝绳(27)安装于耐腐蚀加载钢丝绳夹具上,将疲劳钢丝绳(22)穿过耐腐蚀箱(19)的侧壁孔并密封,将疲劳钢丝绳(22)两端通过鸡心环A(23)的钢丝绳U型锁具A(2)和鸡心环B(18)的钢丝绳U型锁具B(10)锁紧;

(b)通过计算机控制伺服电动缸A(13)水平移动使得疲劳钢丝绳(22)受力达到设定疲劳载荷或变形值;通过计算机控制伺服电动缸B(7)在竖直方向移动,直至加载钢丝绳(27)与疲劳钢丝绳(22)之间的接触载荷值达到设定值;

(c)带上耐腐蚀手套,将腐蚀溶液注入到耐腐蚀箱(19)中,直至耐腐蚀箱(19)中腐蚀溶液高度刚浸没加载钢丝绳(27),盖上耐腐蚀箱盖(5),把加热元件(4)和电化学工作站(11)的电极放入腐蚀溶液中,设定温度控制柜温度,控制加热元件(4)工作直至腐蚀溶液温度达到设定温度值,当腐蚀溶液温度高于设定值时,冷却水管(3)通入冷却水使得腐蚀液温度降至设定值,待温度达到设定值时,打开电化学工作站(11)使其开始工作;

(d)通过计算机控制程序设定伺服电动缸A(13)螺纹杆、伺服电动缸B(7)螺纹杆的交变位移幅值,获得疲劳钢丝绳(22)的腐蚀疲劳载荷以及腐蚀条件下加载钢丝绳(27)与疲劳钢丝绳(22)之间的动态交变接触载荷,用拉力传感器(17)记录疲劳钢丝绳(22)腐蚀疲劳载荷的变化,用二维力传感器(6)获得腐蚀条件下加载钢丝绳(27)与疲劳钢丝绳(22)之间的动态接触载荷和摩擦力,用电化学工作站(11)实时记录摩擦腐蚀疲劳过程中钢丝绳的电化学腐蚀特性,用温度控制柜实时记录腐蚀溶液的温度;

(e)通过改变温度、腐蚀溶液、伺服电动缸A(13)伸缩位移和频率、伺服电动缸B(7)伸缩位移和频率,实现不同温度、酸碱度、和动态接触载荷耦合条件下的钢丝绳摩擦疲劳实验;

(f)实验结束后,冷却水管(3)通入冷却水,待腐蚀溶液温度降到合适温度时,回收腐蚀溶液并检测实验后腐蚀溶液组分变化。