УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КАНАТОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ Российский патент 2011 года по МПК G01N3/20 

Изобретение относится к области экспериментальных методов механики деформируемого твердого тела и может быть использовано при оценке выносливости канатов в различных режимах работы (скорость перемещения каната, угол охвата канатом блоков и т.п.).

Известно устройство для испытания (разрушения) канатов на вращающихся блоках (см. Сергеев С.Т. Стальные канаты. - Киев: Техника, 1974, с.117, рис.48). Устройство состоит из универсальной гидравлической испытательной машины типа ГРМ-1А, снабженной сменными блоками и тяговой лебедкой, установленной на раме с промежуточным и тяговым барабанами.

Конструкция устройства-аналога не позволяет изменять угол охвата канатом сменных блоков и, следовательно, проводить испытания на долговечность канатов в зависимости от этого важного эксплуатационного параметра. Кроме того, в устройстве не предусмотрен режим испытаний с проскальзыванием каната на сменных блоках, что зачастую определяет износостойкость каната, и может иметь место при работе канатов в реальных условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для испытания стальных канатов на выносливость (см. ГОСТ 2387-80 Канаты стальные. Метод испытания на выносливость, с.2, черт.1), выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из ведущего барабана, зажимов для крепления концов каната к барабану, сменных и грузовых роликов, счетчика циклов для учета числа изгибов.

Недостатком устройства-прототипа является то, что в этом устройстве угол охвата канатом сменных блоков устанавливается равным 90° и не может быть изменен. Это исключает возможность изучения схем запасовки канатов на различных подъемных устройствах для углов охвата как меньше, так и больше 90°. Кроме того, указанное устройство не предусматривает реализацию «жестких» (аварийных) схем работы канатов, когда по условиям эксплуатации может иметь место частичное или полное проскальзывание каната по блоку.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности изменения угла охвата канатами сменных блоков и управления режимом их проскальзывания по сменным блокам.

Поставленная задача решается тем, что устройство снабжено подвижной в вертикальной плоскости кареткой, на которой смонтирован барабан с зажимами для крепления концов каната и привод его вращения. Перемещение каретки в вертикальной плоскости обеспечивает изменение угла охвата сменных блоков канатами. Сменные блоки снабжены дополнительным механизмом привода, что позволяет создавать на блоках скорость, отличающуюся от скорости испытуемых канатов.

Это позволит моделировать условия работы канатов в различных системах и проводить эксперименты при изменении площади контакта каната со сменными блоками, а также оценивать долговечность каната в зависимости от проскальзывания каната по блоку.

На чертеже схематически изображено устройства для испытания каната на выносливость.

Устройство содержит раму 1, испытуемые канаты 2, сменные 3 и грузовые 4 блоки, счетчик циклов 5, подвижную в вертикальной плоскости каретку 6, на которой смонтирован барабан 7 с зажимами для крепления концов канатов 8, привод вращения барабана 9, привод вращения сменных блоков 10.

Устройство работает следующим образом.

При навешивании, например, правой ветви испытуемого каната один конец испытуемого каната 2 закрепляется на барабане 7 при помощи зажима 8. Второй конец каната пропускают через верхний сменный блок 3, грузовой блок 4, нижний сменный блок 3 и закрепляют в зажиме 8 на барабане 7.

Аналогично навешивается левая ветвь испытуемого каната.

При помощи подвижной каретки 6 за счет изменения высоты h задается необходимый угол охвата α сменных блоков 3 испытуемыми канатами 2. При помощи привода вращения сменных блоков 10 задается необходимая скорость и направление вращения сменным блокам 3.

При этом может быть смоделировано пять схем контактирования каната 2 на сменных блоках 3:

1. Режим «чистого» качения. Направления вращения и скорости движения по линии касания блока 3 и каната 2 совпадают и равны между собой. Это отвечает стандартным условиям испытаний (ГОСТ 2387-80 Канаты стальные. Метод испытания на выносливость). Привод вращения блоков 10 может быть отключен (через муфту) или синхронизирован с основным приводом вращения барабана 9.

2. Режим полного скольжения. В этом случае исключается вращение сменных блоков 3, что позволяет изучать долговечность канатов 2 при одновременном действии изгибающих и касательных напряжений (сил трения).

3. Режим сонаправленного движения с проскальзыванием. Здесь направления движения каната 2 и вращения сменного блока 3 совпадают, но за счет задаваемого рассогласования между двигателями привода вращения барабана 9 и привода вращения блоков 10, устанавливается требуемое проскальзывание («пробуксовка», притормаживание) блоков 3.

4. Режим разнонаправленного («реверсивного») движения с проскальзыванием. Это более жесткий режим, чем режим 2 и 3. Он предназначен для форсирования испытаний и проверки смазочных материалов, используемых для канатов, в экстремальных условиях. В этом случае направления движения каната 2 и вращения сменного блока 3 противоположны. Режим проскальзывания блоков 3, как и во втором режиме, задается уровнем рассогласования между двигателями привода вращения барабана 9 и привода вращения блоков 10.

5. Комбинированный режим испытаний. Этот режим может быть установлен за счет сочетания всех вышеприведенных схем. Наличие автономного программируемого привода вращения 10 сменных блоков 3 позволяет задавать и управлять режимами проскальзывания каната непосредственно в ходе испытаний по любой требуемой схеме. Это существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства для испытания канатов.

Изобретение относится к области экспериментальных методов механики деформируемого твердого тела и может быть использовано при оценке выносливости и долговечности канатов в зависимости от угла охвата блоков канатом. Технический результат заключается в возможности изменения угла охвата канатами сменных блоков, а также в возможности изменения скорости вращения сменных блоков, что обеспечивает расширение функциональных возможностей. Устройство для испытания канатов содержит раму, испытуемые канаты, сменные и грузовые блоки, счетчик циклов, подвижную в вертикальной плоскости каретку, на которой смонтирован барабан с зажимами для крепления концов каната и привод его вращения, дополнительный привод вращения сменных блоков. 1 ил.

Устройство для испытания канатов, содержащее раму, барабан с зажимами для крепления концов испытуемых канатов, привод вращения барабана, испытуемые канаты, сменные и грузовые блоки, счетчик циклов, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной кареткой, подвижной в вертикальной плоскости на которой смонтирован барабан с приводом вращения, а сменные блоки снабжены дополнительным приводом вращения.