1.一种矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,包括钢丝绳加载装置(1)、马达驱动装置(2),其特征在于:还包括迂回轮定位装置(3)、定位平台(4)和驱动轮定位装置(6),所述的定位平台(4)沿水平方向布置,所述的钢丝绳加载装置(1)沿水平方向设在定位平台(4)左侧圆弧段中间位置,所述的马达驱动装置(2)和迂回轮定位装置(3)沿径向布置在定位平台(4)的左侧圆弧段且对称布置在钢丝绳加载装置(1)的两侧,所述的驱动轮定位装置(6)沿径向均匀布置在定位平台(4)的右侧圆弧段;所述的定位平台(4)呈椭圆环形,椭圆环周圈布有多个定位孔(4-a),定位孔(4-a)沿左右圆弧段的孔密度满足多个驱动轮定位装置(6)围成的环形钢丝绳圆弧适应卷绕不同直径的被测环形钢丝绳(5)的测试需求,同时满足钢丝绳加载装置(1)、马达驱动装置(2)和迂回轮定位装置(3)所围成的环形钢丝绳圆弧等于被测环形钢丝绳(5)的卷绕直径。
2.根据权利要求1所述的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,其特征在于:所述的钢丝绳加载装置(1)包括液压缸缸套(1-a)、张力加载滑台(1-b)、张力加载丝杠(1-c)、张力加载丝杠螺母(1-d)、加载液压缸活塞杆(1-e)、张力加载滚轮(1-f)、张力加载摩擦衬垫(1-g)、张力加载支撑台(1-h)、张力加载支座(1-i)和张力加载手轮(1-j);所述张力加载支撑台(1-h)设在张力加载支座(1-i)上,所述张力加载丝杠(1-c)、张力加载丝杠螺母(1-d)和张力加载手轮(1-j)同轴布置,所述张力加载手轮(1-j)旋转带动张力加载丝杠(1-c)旋转,进而推动张力加载丝杠螺母(1-d)前后移动;所述张力加载滑台(1-b)固定于张力加载丝杠螺母(1-d)上,可沿轴向在张力加载支撑台(1-h)上表面滑动;所述液压缸缸套(1-a)沿轴向设置在张力加载滑台(1-b)上,所述加载液压缸活塞杆(1-e)的顶端设置有张力加载滚轮(1-f),张力加载滚轮(1-f)的轮缘设有凹槽且安装有张力加载摩擦衬垫(1-g),所述张力加载摩擦衬垫(1-g)设有绳槽。
3.根据权利要求1所述的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,其特征在于:所述的马达驱动装置(2)包括马达丝杠螺母(2-a)、马达主滑台(2-b)、马达定位螺栓(2-c)、双向马达(2-d)、马达主轴(2-e)、马达主滚轮(2-f)、马达夹紧螺栓(2-g)、马达摩擦衬垫(2-h)、马达副滚轮(2-i)、马达副滑台(2-j)、马达夹紧螺母(2-k)、马达丝杠(2-l)、马达支座(2-m)、马达支撑台(2-n)和马达手轮(2-o);所述马达支撑台(2-n)设置在马达支座(2-m)上,马达丝杠(2-l)、马达丝杠螺母(2-a)和马达手轮(2-o)同轴布置,马达手轮(2-o)旋转带动马达丝杠(2-l)旋转,进而推动马达丝杠螺母(2-a)前后移动;所述马达主滑台(2-b)固定于马达丝杠螺母(2-a),能沿轴向在马达支撑台(2-n)上表面滑动;所述马达定位螺栓(2-c)将双向马达(2-d)和马达主滚轮(2-f)同轴固定于马达主滑台(2-b)上,所述双向马达(2-d)带动马达主滚轮(2-f)同步旋转;所述马达副滑台(2-j)设置于马达支撑台(2-n)上表面,马达副滑台(2-j)上设置有马达副滚轮(2-i),所述马达主滚轮(2-f)和马达副滚轮(2-i)的轴心在一条直线上;所述马达主滑台(2-b)与马达副滑台(2-j)分别在两侧设有共线的通孔,所述马达夹紧螺栓(2-g)从一端穿过通孔将马达主滑台(2-b)与马达副滑台(2-j)连接在一起,并在另一端通过马达夹紧螺母(2-k)拧紧,使马达主滚轮(2-f)和马达副滚轮(2-i)能够在挤压力作用下夹紧环形钢丝绳(5);马达主滚轮(2-f)和马达副滚轮(2-i)的轮缘设有凹槽,凹槽内安装有马达摩擦衬垫(2-h),马达摩擦衬垫(2-h)上设有绳槽。
4.根据权利要求1所述的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,其特征在于:所述的迂回轮定位装置(3)包括迂回轮支撑台(3-a)、迂回轮丝杠(3-b)、迂回轮丝杠螺母(3-c)、迂回轮滑台(3-d)、迂回轮滚轮(3-e)、迂回轮摩擦衬垫(3-f)、迂回轮支座(3-g)和迂回轮手轮(3-h);所述迂回轮支撑台(3-a)设置在迂回轮支座(3-g)上,所述迂回轮丝杠(3-b)、迂回轮丝杠螺母(3-c)和迂回轮手轮(3-h)同轴布置,所述迂回轮手轮(3-h)旋转带动迂回轮丝杠(3-b)旋转,进而推动迂回轮丝杠螺母(3-c)前后移动;所述迂回轮滑台(3-d)固定于迂回轮丝杠螺母(3-c),能沿轴向在迂回轮支撑台(3-a)上表面滑动;所述迂回轮滚轮(3-e)设置在迂回轮滑台(3-d)上,迂回轮滚轮(3-e)轴线正交于迂回轮丝杠(3-b)的轴线;迂回轮滚轮(3-e)的轮缘设有凹槽,凹槽内安装有迂回轮摩擦衬垫(3-f),迂回轮摩擦衬垫(3-f)设有绳槽。
5.根据权利要求1所述的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,其特征在于:所述的驱动轮定位装置(6)包括驱动轮定位支撑台(6-a)、双向液压泵(6-b)、驱动轮定位丝杠(6-c)、驱动轮定位支座(6-d)、液压泵定位螺栓(6-e)、液压泵主轴(6-f)、驱动轮定位主滚轮(6-g)、驱动轮定位主滑台(6-h)、驱动轮定位摩擦衬垫(6-i)、驱动轮夹紧螺栓(6-j)、驱动轮定位副滚轮(6-k)、驱动轮定位副滑台(6-l)、驱动轮定位丝杠螺母(6-m)、驱动轮夹紧螺母(6-n)和驱动轮定位手轮(6-o);所述驱动轮定位支撑台(6-a)设置在驱动轮定位支座(6-d)上,所述驱动轮定位丝杠(6-c)、驱动轮定位丝杠螺母(6-m)和驱动轮定位手轮(6-o)同轴布置,所述驱动轮定位手轮(6-o)旋转带动驱动轮定位丝杠(6-c)旋转,进而推动驱动轮定位丝杠螺母(6-m)前后移动;所述驱动轮定位主滑台(6-h)固定于驱动轮定位丝杠螺母(6-m),能沿轴向在驱动轮定位支撑台(6-a)上表面滑动;所述液压泵定位螺栓(6-e)将双向液压泵(6-b)和驱动轮定位主滚轮(6-g)同轴固定于驱动轮定位主滑台(6-h)上,所述驱动轮定位主滚轮(6-g)带动液压泵主轴(6-f)同步旋转;所述驱动轮定位副滑台(6-l)设置于驱动轮定位支撑台(6-a)上表面,驱动轮定位副滑台(6-l)上设置有驱动轮定位副滚轮(6-k),所述驱动轮定位主滚轮(6-g)与驱动轮定位副滚轮(6-k)的轴心在一条直线上;所述驱动轮定位主滑台(6-h)与驱动轮定位副滑台(6-l)分别在两侧设有共线的通孔,所述驱动轮夹紧螺栓(6-j)从一端穿过通孔将驱动轮定位主滑台(6-h)与驱动轮定位副滑台(6-l)连接在一起,并在另一端通过驱动轮夹紧螺母(6-n)拧紧,使驱动轮定位主滚轮(6-g)和驱动轮定位副滚轮(6-k)能够在挤压力的作用下夹紧被测环形钢丝绳(5);所述驱动轮定位主滚轮(6-g)和驱动轮定位副滚轮(6-k)的轮缘设有凹槽,凹槽内安装有驱动轮定位摩擦衬垫(6-i),驱动轮定位摩擦衬垫(6-i)设有绳槽。
6.根据权利要求1所述的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置,其特征在于:所述的驱动轮定位装置(6)、迂回轮定位装置(3)的数量取决于被测环形钢丝绳(5)的卷绕半径和测试精度。
7.根据权利要求1-6所述任意项的矿用环形钢丝绳承载性能测试装置的测试方法,其特征在于包括如下步骤:
(a)将张力加载支撑台(1-h)安装在张力加载支座(1-i)上,张力加载丝杠(1-c)、张力加载丝杠螺母(1-d)和张力加载手轮(1-j)同轴安装,将张力加载滑台(1-b)固定在张力加载丝杠螺母(1-d)上,液压缸缸套(1-a)沿轴向设置在张力加载滑台(1-b)上,将张力加载摩擦衬垫(1-g)安装在张力加载滚轮(1-f)的凹槽内,张力加载滚轮(1-f)安装在加载液压缸活塞杆(1-e)的顶端,组装成钢丝绳加载装置(1);
(b)将马达支撑台(2-n)安装在马达支座(2-m)上,马达丝杠(2-l)、马达丝杠螺母(2-a)和马达手轮(2-o)同轴安装,马达摩擦衬垫(2-h)安装在马达主滚轮(2-f)和马达副滚轮(2-i)的轮缘凹槽内,采用马达定位螺栓(2-c)将双向马达(2-d)和马达主滚轮(2-f)同轴固定于马达主滑台(2-b),马达副滚轮(2-i)安装在马达副滑台(2-j)上,使用马达夹紧螺栓(2-g)从滑台一端穿过通孔将马达主滑台(2-b)与马达副滑台(2-j)连接在一起,并在滑台另一端使用马达夹紧螺母(2-k)固定,组装成马达驱动装置(2);
(c)将迂回轮支撑台(3-a)安装在迂回轮支座(3-g)上,迂回轮丝杠(3-b)、迂回轮丝杠螺母(3-c)和迂回轮手轮(3-h)同轴安装,将迂回轮滑台(3-d)固定于迂回轮丝杠螺母(3-c),迂回轮滚轮(3-e)安装在迂回轮滑台(3-d)上,使其轴线正交于迂回轮丝杠(3-b)的轴线,将迂回轮摩擦衬垫(3-f)安装在迂回轮滚轮(3-e)的轮缘凹槽内,组装成迂回轮定位装置(3);
(d)将驱动轮定位支撑台(6-a)安装在驱动轮定位支座(6-d)上,驱动轮定位丝杠(6-c)、驱动轮定位丝杠螺母(6-m)和驱动轮定位手轮(6-o)同轴安装,将驱动轮定位主滑台(6-h)固定于驱动轮定位丝杠螺母(6-m),驱动轮定位摩擦衬垫(6-i)安装在驱动轮定位主滚轮(6-g)和驱动轮定位副滚轮(6-k)的轮缘凹槽内,利用液压泵定位螺栓(6-e)将双向液压泵(6-b)和驱动轮定位主滚轮(6-g)同轴固定于驱动轮定位主滑台(6-h)上,驱动轮定位副滚轮(6-k)安装在驱动轮定位副滑台(6-l)上,使用驱动轮夹紧螺栓(6-j)从滑台一端穿过通孔将驱动轮定位主滑台(6-h)和驱动轮定位副滑台(6-l)连接在一起,并在滑台另一端使用驱动轮夹紧螺母(6-n)固定,组装成驱动轮定位装置(6);
(e)基于被测环形钢丝绳(5)的卷绕直径尺寸D和180°围包角,设定定位平台(4)上的定位孔(4-a)的个数,将一个钢丝绳加载装置(1)沿水平方向安装在定位平台(4)左侧圆弧段中间位置,在钢丝绳加载装置(1)上下两侧的定位平台(4)左侧圆弧段上分别沿径向安装一个马达驱动装置(2),在上下两个马达驱动装置(2)旁的定位平台(4)左侧圆弧段上分别沿径向安装多个迂回轮定位装置(3);同时在定位平台(4)的右侧圆弧段上沿径向安装多个驱动轮定位装置(6);
(f)转动张力加载手轮(1-j)推动张力加载丝杠螺母(1-d)前后移动,转动马达手轮(2-o)推动马达丝杠螺母(2-a)前后移动,转动迂回轮手轮(3-h)推动迂回轮丝杠螺母(3-c)前后移动,转动驱动轮定位手轮(6-o)推动驱动轮定位丝杠螺母(6-m)前后移动,使定位平台(4)左侧的张力加载滚轮(1-f)、马达主滚轮(2-f)和迂回轮滚轮(3-e)的外缘围成的圆弧直径等于卷绕直径D、圆弧角度等于围包角180°,右侧的驱动轮定位主滚轮(6-g)的外缘围成的圆弧直径等于卷绕直径D、圆弧角度等于围包角180°;
(g)转动张力加载手轮(1-j)推动张力加载丝杠螺母(1-d)收缩,将被测环形钢丝绳(5)嵌进张力加载摩擦衬垫(1-g)、马达摩擦衬垫(2-h)、迂回轮摩擦衬垫(3-f)和驱动轮定位摩擦衬垫(6-i)的绳槽内,转动转动张力加载手轮(1-j)推动张力加载丝杠螺母(1-d)伸张,直到张力加载滚轮(1-f)顶压被测环形钢丝绳(5)进行预张紧,将马达夹紧螺母(2-k)和驱动轮夹紧螺母(6-n)拧紧,使马达摩擦衬垫(2-h)和驱动轮定位摩擦衬垫(6-i)能够紧密夹紧环形钢丝绳(5)且不会与环形钢丝绳(5)发生相对滑动;
(h)调整加载液压缸(1-j)出油口油压和两个双向马达(2-d)的进油口油压,模拟环形钢丝绳(5)驱动轮两侧的松绳侧负载F松绳侧和紧绳侧负载F紧绳侧:
式中:F液压缸为张力加载滚轮(1-f)施加在环形钢丝绳(5)的压力,M为双向马达(2-d)的输出扭矩,r为马达主滚轮(2-f)的半径,β为张力加载滚轮(1-f)与马达主滚轮(2-f)的轴心连线与水平方向的夹角,
模拟被测环形钢丝绳(5)驱动轮在围包角180°范围内的切向力分布:
式中:B为实际提升机摩擦衬垫的宽度,μ为实际摩擦衬垫的摩擦系数,F松绳侧作用下围包弧内的蠕动弧角度,
从而得出被测环形钢丝绳(5)在定位平台(4)右侧的驱动轮定位主滚轮(6-g)的切向力f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,进而据此调整双向液压泵(6-b)的压油口油压,给驱动轮定位主滚轮(6-g)添加额外旋转阻尼:
式中:k为补偿系数,r为驱动轮定位主滚轮(6-g)的半径,当双向马达(2-d)驱动被测环形钢丝绳(5)循环回转时,F紧绳侧=kf1+kf2+kf3+kf4+kf5+kf6+kf7+F松绳侧,从而模拟实际环形钢丝绳在无极绳运输系统中的驱动轮卷绕过程,以及卷绕过程围包弧内的钢丝绳蠕动过程。
8.根据权利要求7所述任意项的矿用环形钢丝绳承载性能测试方法,其特征在于:
当需要测试环形钢丝绳的抗拉性能时,调整加载液压缸(1-j)出油口油压、双向马达(2-d)的进油口油压和双向液压泵(6-b)的压油口油压,模拟被测环形钢丝绳(5)卷绕过程中的超载、卡绳等工况,依次启动加载液压缸(1-j)、双向液压泵(6-b)和双向马达(2-d),此时通过检测被测环形钢丝绳(5)的钢丝绳直径变化量是否在允许阈值内,检测出被测环形钢丝绳(5)是否满足抗拉性能需求;
当需要测试环形钢丝绳的疲劳寿命时,调整加载液压缸(1-j)出油口油压、双向马达(2-d)的进油口油压和双向液压泵(6-b)的压油口油压,模拟无极绳运输系统的驱动轮卷绕过程,循环拖拽被测环形钢丝绳(5),此时通过检测循环周期内被测环形钢丝绳(5)的断丝百分比和直径变化量是否在允许阈值内,检测出被测环形钢丝绳(5)是否满足承载疲劳寿命要求,同时由于没有实际的无极绳运输系统运人限制,通过调整双向马达(2-d)和双向液压泵(6-b)的流量,能较大程度加快测试过程。