УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕХОДА ОТ СЛОЯ К СЛОЮ ПОДЪЕМНОГО СТАЛЬНОГО ТРОСА Российский патент 2019 года по МПК G01N19/02 B66D1/00 B66B5/00 

ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству и способу для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса, предназначенных для моделирования условий трения и вибрации, а также состояний стального троса, намотанного на барабан, и в процессе намотки следующего слоя, что позволяет предложить измерительное устройство для разработки и оптимизации процесса намотки в подъемно-намоточном устройстве.

СУЩЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В промышленности широко применяются подъемные и намоточные механизмы, такие как грузоподъемные механизмы и шахтные подъемники. В процессе работы на стальной трос могут одновременно действовать такие силы, как сила натяжения, изгиба, кручения и сжатия, а также различные механические повреждения. Все это - естественное рабочее состояние троса. Зачастую намотка троса в один слой недостаточна для соответствия функциональным требованиям. Применение многослойной намотки стального троса требует дальнейшего изучения. При многослойной намотке другой слой троса наматывается при окончании намотки предыдущего. Во время перехода от предыдущего слоя к текущему на трос действуют сложные сочетания сил и нагрузок трения, что отрицательно сказывается на его сроке службы. Изучение поведения троса в условиях трения на данном этапе позволяет получить важные теоретические данные, которые позволят разработать барабан для эффективной многослойной намотки и значительно продлить срок службы троса. Поэтому задача получения устройства для определения силы трения, действующей на стальной трос в процессе намотки на предыдущий слой, является актуальной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Задачей настоящего изобретения является предложить устройство для определения силы трения и экспериментальный способ, позволяющий в полном объеме смоделировать и измерить силу растяжения, действующую на стальной трос, силу трения между слоями намотки троса и силу скручивания, действующую на стальной трос, намотанный на барабан в несколько слоев, и трос в процессе намотки следующего слоя.

[0004] В настоящем изобретении раскрываются следующие технические решения:

[0005] Устройство для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса состоит из блока барабана, блока натяжителя троса, блока нагружателя троса и скользящего блока ходового винта, при этом блок барабана предназначен для намотки стального троса на барабан и вращения барабана, блок натяжителя троса предназначен для натяжения отрезка троса; блок нагружателя троса предназначен для приложения вертикальной нагрузки на блок натяжителя троса и создания силы нагружения между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, а скользящий блок ходового винта предназначен для приведения в движение блока натяжителя по направляющей (2) таким образом, чтобы между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, было относительное смещение; блок барабана и скользящий блок ходового винта установлены на нижней раме (1); блок натяжителя троса соединяется с блоком нагружателя троса с помощью резьбового штока и датчика статического момента (28); блок нагружателя троса крепится на ползуны (9) на вертикальные направляющие со свободным концом (4), а нижние отрезки вертикальных направляющих со свободным концом (4) крепятся к держателю, который может скользить по горизонтальной направляющей (2).

[0006] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса блок барабана состоит из барабана (12), датчика момента (23) и первого двигателя с частотным регулированием (10), при этом первый двигатель с частотным регулированием (10) вращает барабан (12), а датчик момента (23) установлен между двигателем с частотным регулированием (10) и барабаном (12) и измеряет крутящий момент на барабане (12) в режиме реального времени.

[0007] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса блок натяжителя троса состоит из блока прямолинейного натяжения и блока криволинейного натяжения, при этом блок прямолинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в прямолинейном состоянии, а блок криволинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в криволинейном состоянии или его траектория представляет собой ломаную линию.

[0008] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса блок прямолинейного натяжения состоит из пластины натяжителя троса (29), поддерживающего устройства (36), ползуна натяжителя (25В), датчика натяжения и сжатия (35), первого крюка (34А), второго крюка (34С) и второго резьбового штока (38); поддерживающее устройство (36) крепится к одному концу пластины натяжителя троса (29), внутри поддерживающего устройства предусмотрен направляющий рельс (36), по которому движется и на который опирается ползун натяжителя (25В), при этом ползун натяжителя с одной стороны (25В) неподвижно соединен со вторым резьбовым штоком (38), а на поддерживающем устройстве (36) предусмотрена внутренняя резьба, совпадающая по профилю с резьбой штока (38). Второй резьбовой шток (38) вращается и приводит в движение ползун натяжителя (25В), который движется по направляющему рельсу поддерживающего устройства (36); с другой стороны ползун натяжителя (25В) соединен с датчиком натяжения и сжатия (35), при этом на датчике натяжения и сжатия (35) имеется первый крюк (34А) для зацепления стального троса с одного конца, а к другому концу пластины натяжителя троса (29) крепится второй крюк (34С) для зацепления стального троса с другого конца. С другого конца пластина натяжителя стального троса (29) соединяется со второй срединной боковой пластиной (41В) через датчик статического момента (28). Датчик натяжения и сжатия (35) в режиме реального времени измеряет силу натяжения и сжатия, действующую на стальной трос, а датчик статического момента (28) - величину статического момента, действующего на стальной трос.

[0009] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса блок криволинейного натяжения состоит из вертикальных направляющих со свободным концом (37), фиксируемых ползунов (40), первой боковой пластины (39), второй боковой пластины (39В), третьего крюка (34В), четвертого крюка (34D), направляющего устройства (26), первого ползуна натяжителя (25) и первого резьбового штока (27); в конструкции предусмотрено четыре вертикальных направляющих со свободным концом (37) в двух блоках по две направляющих, которые крепятся, соответственно, к первой срединной боковой пластине (41) и второй срединной боковой пластине (41В) средней пластины (30), при этом первая боковая пластина (39) и вторая боковая пластина (39В) соответственно закреплены на направляющих со свободным концом (37) с помощью двух фиксируемых ползунов (40). Первая боковая пластина (39) и вторая боковая пластина (39В) могут скользить вверх и вниз по направляющим со свободным концом (37) и фиксируются с помощью ползунов (40); направляющее устройство (26) крепится к второй боковой пластине (39В), при этом внутри направляющего устройства имеется рельс (26), с которым совпадает желобок на первом ползуне натяжителя (25), таким образом, чтобы первый ползун натяжителя (25) скользил по направляющему устройству (26); первый резьбовой шток (27) совпадает с резьбовым отверстием на второй боковой пластине (39В), при этом один конец первого резьбового штока (27) неподвижно соединен с первым ползуном натяжителя (25), а первый резьбовой шток (27) вращается, чтобы двигать первый ползун натяжителя (25) по направляющей, в результате чего натягивается стальной трос, зафиксированный на третьем крюке (34В) и четвертом крюке (34D), изгиб троса, наматываемого на барабан, регулируется путем перемещения первой боковой пластины (39) и второй боковой пластины (39В) вверх и вниз по направляющим со свободным концом (37), таким же образом определяется сила трения, действующая при переходе от слоя к слою стального троса в изогнутом состоянии.

[0010] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса фиксируемые ползуны (40) можно зафиксировать в любой точке на направляющих со свободным концом (37), при этом при регулировке точек фиксации ползунов (40) изменяется положение конца стального троса, закрепленного на боковой пластине (39), что позволяет регулировать изгиб троса.

[0011] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса скользящий блок ходового винта состоит из второго двигателя с частотным регулированием (15), ходового винта (17) и горизонтального направляющего рельса (2); второй двигатель с частотным регулированием (15) с помощью сцепления вращает ходовой винт (17) так, что ползун (18) на ходовом винте (17) смещается в горизонтальной плоскости, при этом с одного конца ползун (18) соединяется с первым датчиком натяжения и сжатия (19), который крепится к перекладине (20), направляющий рельс, где установлен блок натяжителя троса, и направляющий рельс, где установлен блок нагружателя троса, соединены друг с другом, а при запуске второго двигателя с частотным регулированием (15) ползун (18) на ходовом винте (17) смещается в горизонтальной плоскости, а блок натяжителя стального троса и блок нагружателя троса скользят по горизонтальному направляющему рельсу (2), как одно целое; первый датчик натяжения и сжатия (19) измеряет силу трения между прямолинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан, или между криволинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан под разными углами, в момент перехода троса, наматываемого на барабан, от слоя к слою.

[0012] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса к нажимной пластине (31) с помощью резьбового штока (33) крепится стабилизирующий груз, помимо этого, при необходимости можно прикрепить стабилизирующий груз другой массы; четыре внешних угла нажимной пластины (31) установлены на вертикальных направляющих со свободным концом (4) с помощью ползунов (9) так, чтобы весь блок скользил вверх и вниз по вертикальным направляющим; на нажимной пластине (31) имеются дугообразные прорези, соответствующие резьбовым штокам на средней пластине (30) для крепления средней пластины (30) к нажимной пластине (31); средняя пластина (30) может вращаться относительно нажимной пластины (31) благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между слоями намотки троса под различными углами; с одной стороны блок натяжителя троса соединяется с поддерживающим устройством с помощью датчика статического момента (28), с другой стороны блок натяжителя троса соединяется со средней пластиной (30) через резьбовой шток натяжителя (38), при этом весь блок натяжителя троса может вращаться вокруг центральной оси натянутого троса (32), а датчик статического момента (28) при этом измеряет момент, действующий на трос (32); на блоке натяжителя имеется ползун, который можно перемещать с помощью резьбового штока (38) для натяжения троса; между ползуном натяжителя и тросом (32) находится датчик натяжения и сжатия (35), который измеряет величину силы натяжения, действующей на трос (32); датчик натяжения и сжатия (35) и стальной трос (32) соединяются с помощью крюка (34А) для удобства смены троса; по обеим сторонам средней пластины (30) находятся вертикальные направляющие со свободным концом (37) и фиксируемые ползуны (40), что позволяет соединить две боковые пластины (39) и среднюю пластину (30), при этом две средние пластины (39) можно фиксировать в разных точках вертикальных направляющих со свободным концом (37) с помощью ползунов (40) для моделирования дугообразного вектора силы трения, действующей между слоями троса.

[0013] В устройстве для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса блок нагружения троса, предназначенный для прикладывания давления в вертикальном направлении к отрезку стального троса, состоит из нажимной пластины (31) и средней пластины (30); с внешней стороны нажимной пластины (31) предусмотрено четыре одинаковых ползуна (9), которые крепятся к четырем одинаковым вертикальным направляющим со свободным концом (4) так, чтобы нажимная пластина (31) могла свободно скользить вверх и вниз по направляющим (4) в пределах диапазона, ограниченного ползунами; средняя часть нажимной пластины (31) крепится к средней пластине (30) на болт, на нажимной пластине (31) имеются две симметричные дугообразные прорези (21), с помощью которых средняя пластина (30) крепится к нажимной пластине (31); средняя пластина (30) может вращаться относительно нажимной пластины (31) благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между тросом, закрепленным на крюках, и тросом на барабане под различными углами.

[0014] Способ определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса с использованием устройства для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса согласно любому из пунктов формулы с 1 по 9, характеризующийся тем, что он включает в себя следующие этапы:

[0015] (1) намотка и крепление стального троса к барабану (12);

[0016] (2) крепление стального троса к пластине натяжителя троса (29) на первый крюк (34А) и второй крюк (34В) или на третий крюк (34С) и четвертый крюк (34D) и вращение второго резьбового штока (38) или первого резьбового штока (27) для натяжения троса;

[0017] (3) установка стабилизационного груза (5) на нажимную пластину (31), плотное прижатие троса на крюках к тросу на барабане и регулировка силы сжатия между слоями троса за счет увеличения или уменьшения стабилизационного груза, крепление стабилизационного груза (5) к нажимной пластине (31) на резьбовой шток (33) и болт;

[0018] (4) запуск второго двигателя с частотным регулированием (15) и вращение ходового винта (17) так, чтобы ползун ходового винта (18) двигался в горизонтальной плоскости по ходовому винту (17), горизонтальное смещение блока натяжения троса и блока нагружения троса по горизонтальному направляющему рельсу (2) как единое целое, создание трения между тросом на крюках и тросов на барабане за счет относительного смещения;

[0019] при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении под различными углами,

[0020] вращение средней пластины (30) в горизонтальной плоскости так, чтобы средняя пластина (30) вращалась по траектории профиля дугообразных прорезей (21) на нажимной пластине (31) и можно было изменять внутренний угол между средней пластиной (30) и нажимной пластиной (31) для моделирования трения между слоями троса под разными углами;

[0021] при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении для троса в криволинейном состоянии,

[0022] смещение фиксируемых ползунов (40) на вертикальных направляющих со свободным концом (37) так, чтобы боковые пластины (39) можно было сдвигать вверх и вниз, в результате чего слои троса будут тереться друг о друга в криволинейном состоянии;

[0023] вращение барабана (12) с помощью первого двигателя с частотным регулированием (12) для моделирования более сложного сочетания нагрузки трения, характеризующееся тем, что

[0024] датчик момента (23) применяется для измерения выходного момента первого двигателя с частотным регулированием (10), первый датчик натяжения и сжатия (19) применяется для измерения сопротивления трению между слоями троса, второй датчик натяжения и сжатия (35) применяется для измерения силы натяжения, действующей на трос, а датчик статического момента (28) применяется для измерения момента, действующего на трос.

[0025] Полезный эффект: настоящее изобретение позволяет смоделировать и измерить состояние трения, действующее на стальной трос в процессе намотки в несколько слоев, и обладает следующими преимуществами:

1. Моделирование трения и вибрации между слоями стального троса в процессе намотки в несколько слоев, а также силы натяжения, действующей на прямолинейный и криволинейный отрезок стального троса, силы кручения, действующей на прямолинейный отрезок троса, силы трения и ускорения вибрации между намотанным тросом, прямолинейным отрезком троса и криволинейным отрезком троса в режиме реального времени при переходе от слоя к слою.

2. Регулировка контактного угла, контактной нагрузки, контактной скорости вращения и скорости смещения между намотанным тросом, прямолинейным отрезком троса и криволинейным отрезком троса для моделирования силы трения при разных углах, разной нагрузке и разной скорости.

3. Простота смены троса, относительно высокая эффективность.

4. Простота конструкции, надежная функциональность.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Фигура 1 - схематический вид сверху устройства согласно настоящему изобретению;

[0027] Фигура 2 - схематический вид справа устройства согласно настоящему изобретению;

[0028] Фигура 3 - схематический вид сверху устройства согласно настоящему изобретению;

[0029] Фигура 4 - схематический установочный вид (вид сбоку) первого ползуна натяжителя, направляющего устройства и боковой пластины устройства согласно настоящему изобретению;

[0030] Фигура 5 - схематический установочный вид (вид сверху) первого ползуна натяжителя, направляющего устройства и боковой пластины устройства согласно настоящему изобретению;

[0031] Фигура 6 - схематический конструктивный вид пластины натяжителя троса и поддерживающего устройства в составе блока натяжителя троса;

[0032] Фигура 7 - вид в разрезе А-А Фигуры 6;

[0033] Фигура 8 - схематический конструктивный вид (общий вид) средней пластины;

[0034] Фигура 9 - схематический конструктивный вид (вид сверху) средней пластины;

[0035] Фигура 10 - схематичный трехмерный частичный вид блока натяжителя троса (Фигура 2 - схематичный трехмерный частичный вид справа, без некоторых деталей, напр. нажимной пластины);

[0036] Фигура 11 - схематичный трехмерный частичный вид блока натяжителя стального троса (Фигура 2 - схематичный трехмерный частичный вид слева, без некоторых деталей, напр. нажимной пластины);

[0037] На чертежах: поддерживающее основание - 1; горизонтальный направляющий рельс - 2; вертикальная направляющая со свободным концом - 4; стабилизационный груз - 5; датчик ускорения вибрации - 6; ползун - 9; первый двигатель с частотным регулированием - 10; сцепление - 11; барабан - 12; вал барабана - 13; сцепление - 14; второй двигатель с частотным регулированием - 15; основание ходового винта - 16; ходовой винт - 17; ползун ходового винта - 18; первый датчик натяжения и сжатия - 19; перекладина - 20; дугообразная прорезь - 21; гнездо подшипника - 22; датчик момента - 23; сцепление - 24; первый ползун натяжителя - 25; второй ползун натяжителя - 25В; направляющее устройство - 26; первый резьбовой шток - 27; датчик статического момента - 28; пластина натяжителя троса - 29; средняя пластина - 30; нажимная пластина - 31; стальной трос - 32; резьбовой шток - 33; первый крюк - 34А; второй крюк - 34В; третий крюк - 34С; четвертый крюк - 34D; второй датчик натяжения и сжатия - 35; третий датчик натяжения и сжатия - 35В; поддерживающее устройство - 36; вертикальная направляющая со свободным концом - 37; второй резьбовой шток - 38; первая боковая пластина - 39; вторая боковая пластина - 39В; фиксируемый ползун - 40; первая срединная боковая пластина - 41; вторая срединная боковая пластина - 41В, вал вращения средней пластины - 42; вал крепления средней пластины - 43.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0038] Далее приводится подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на конкретные варианты осуществления.

[0039] Как показано на Фигуре 1, устройство для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса, характеризующееся тем, что оно состоит из блока барабана, блока натяжителя троса, блока нагружателя троса и скользящего блока ходового винта, при этом блок барабана предназначен для намотки стального троса на барабан и вращения барабана, блок натяжителя троса предназначен для натяжения отрезка троса; блок нагружателя троса предназначен для приложения вертикальной нагрузки на блок натяжителя троса и создания силы нагружения между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, а скользящий блок ходового винта предназначен для приведения в движение блока натяжителя по направляющей 2 таким образом, чтобы между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, было относительное смещение; блок барабана и скользящий блок ходового винта установлены на нижней раме 1; блок натяжителя троса соединяется с блоком нагружателя троса с помощью резьбового штока и датчика статического момента 28; блок нагружателя троса крепится на ползуны 9 на вертикальные направляющие со свободным концом 4, а нижние отрезки вертикальных направляющих со свободным концом 4 крепятся к держателю, который может скользить по горизонтальной направляющей 2.

[0040] Со ссылкой на Фигуру 3, блок барабана состоит из барабана 12, датчика момента 23 и первого двигателя с частотным регулированием 10, при этом первый двигатель с частотным регулированием 10 вращает барабан 12, а датчик момента 23 установлен между двигателем с частотным регулированием 10 и барабаном 12 и измеряет крутящий момент на барабане 12 в режиме реального времени.

[0041] Со ссылкой на Фигуру 2 и Фигуры 4-11, блок натяжителя троса состоит из блока прямолинейного натяжения и блока криволинейного натяжения, при этом блок прямолинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в прямолинейном состоянии, а блок криволинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в криволинейном состоянии. Блок прямолинейного натяжения состоит из пластины натяжителя троса 29, поддерживающего устройства 36, ползуна натяжителя 25В, датчика натяжения и сжатия 35, первого крюка 34А, второго крюка 34С и второго резьбового штока 38. Поддерживающее устройство 36 крепится к одному концу пластины натяжителя троса 29, внутри поддерживающего устройства предусмотрен направляющий рельс 36, по которому движется и на который опирается ползун натяжителя 25В. Ползун натяжителя с одной стороны 25В неподвижно соединен со вторым резьбовым штоком 38, а на поддерживающем устройстве 36 предусмотрена внутренняя резьба, совпадающая по профилю с резьбой штока 38. Второй резьбовой шток 38 вращается и приводит в движение ползун натяжителя 25В, который движется по направляющему рельсу поддерживающего устройства 36. С другой стороны ползун натяжителя 25В соединен с датчиком натяжения и сжатия 35, при этом на датчике натяжения и сжатия 35 имеется первый крюк 34А для зацепления стального троса с одного конца, а к другому концу пластины натяжителя троса 29 крепится второй крюк 34С для зацепления стального троса с другого конца. С другого конца пластина натяжителя стального троса 29 соединяется со второй срединной боковой пластиной 41В через датчик статического момента 28. Датчик натяжения и сжатия 35 в режиме реального времени измеряет силу натяжения и сжатия, действующую на стальной трос, а датчик статического момента 28 - величину статического момента, действующего на стальной трос

[0042] Блок криволинейного натяжения состоит из вертикальных направляющих со свободным концом 37, фиксируемых ползунов 40, первой боковой пластины 39, второй боковой пластины 39В, третьего крюка 34В, четвертого крюка 34D, направляющего устройства 26, первого ползуна натяжителя 25 и первого резьбового штока 27; в конструкции предусмотрено четыре вертикальных направляющих со свободным концом 37 в двух блоках по две направляющих, которые крепятся, соответственно, к первой срединной боковой пластине 41 и второй срединной боковой пластине 41В средней пластины 30, при этом первая боковая пластина 39 и вторая боковая пластина 39В соответственно закреплены на направляющих со свободным концом 37 с помощью двух фиксируемых ползунов 40. Первая боковая пластина 39 и вторая боковая пластина 39В могут скользить вверх и вниз по направляющим со свободным концом 37 и фиксируются с помощью ползунов 40; направляющее устройство 26 крепится к второй боковой пластине 39В, при этом внутри направляющего устройства имеется рельс 26, с которым совпадает желобок на первом ползуне натяжителя 25, таким образом, чтобы первый ползун натяжителя 25 скользил по направляющему устройству 26; первый резьбовой шток 27 совпадает с резьбовым отверстием на второй боковой пластине 39В, при этом один конец первого резьбового штока 27 неподвижно соединен с первым ползуном натяжителя 25, а первый резьбовой шток 27 вращается, чтобы двигать первый ползун натяжителя 25 по направляющей, в результате чего натягивается стальной трос, зафиксированный на третьем крюке 34В и четвертом крюке 34D, изгиб троса, наматываемого на барабан, регулируется путем перемещения первой боковой пластины 39 и второй боковой пластины 39В вверх и вниз по направляющим со свободным концом 37, таким же образом определяется сила трения, действующая при переходе от слоя к слою стального троса в изогнутом состоянии.

[0043] Блок нагружения троса, предназначенный для прикладывания давления в вертикальном направлении к отрезку стального троса, состоит из нажимной пластины 31 и средней пластины 30; с внешней стороны нажимной пластины 31 предусмотрено четыре одинаковых ползуна 9, которые крепятся к четырем одинаковым вертикальным направляющим со свободным концом 4 так, чтобы нажимная пластина 31 могла свободно скользить вверх и вниз по направляющим 4 в пределах диапазона, ограниченного ползунами; средняя часть нажимной пластины 31 крепится к средней пластине 30 на болт, на нажимной пластине 31 имеются две симметричные дугообразные прорези 21, с помощью которых средняя пластина 30 крепится к нажимной пластине 31; средняя пластина 30 может вращаться относительно нажимной пластины 31 благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между тросом, закрепленным на крюках, и тросом на барабане под различными углами.

[0044] Со ссылкой на Фигуру 10 и Фигуру 11, две боковых пластины с обоих концов средней пластины 30 крепятся к двум группам вертикальных направляющих со свободным концом на болты. В каждой из группы горизонтальных опор для направляющих крепятся две одинаковых направляющих со свободным концом 37. Фиксируемые ползуны 40 крепятся на вертикальные направляющие со свободным концом 37. Фиксируемые ползуны 40 также крепятся к боковым пластинам 39. На одной из боковых пластин 39 установлен третий крюк 34В, к которому крепится трос. Третий 34В и четвертый крюки 34D применяются в комплексе так, чтобы трос при намотке на барабан 12 принимал криволинейную (или ломаную) форму.

[0045] Со ссылкой на Фигуру 10 и Фигуру 1, фиксируемые ползуны 40 можно зафиксировать в любой точке на направляющих со свободным концом 37, при этом при регулировке точек фиксации ползунов 40 изменяется положение конца стального троса, закрепленного на боковой пластине 39, что позволяет регулировать изгиб троса.

[0046] Скользящий блок ходового винта состоит из второго двигателя с частотным регулированием 15, ходового винта 17 и горизонтального направляющего рельса 2; второй двигатель с частотным регулированием 15 с помощью сцепления вращает ходовой винт 17 так, что ползун 18 на ходовом винте 17 смещается в горизонтальной плоскости, при этом с одного конца ползун 18 соединяется с первым датчиком натяжения и сжатия 19, который крепится к перекладине 20, направляющий рельс, где установлен блок натяжителя троса, и направляющий рельс, где установлен блок нагружателя троса, соединены друг с другом, а при запуске второго двигателя с частотным регулированием 15 ползун 18 на ходовом винте 17 смещается в горизонтальной плоскости, а блок натяжителя стального троса и блок нагружателя троса скользят по горизонтальному направляющему рельсу 2, как одно целое; первый датчик натяжения и сжатия 19 измеряет силу трения между прямолинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан, или между криволинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан под разными углами, в момент перехода троса, наматываемого на барабан, от слоя к слою.

[0047] Как показано на Фигуре 2, к нажимной пластине 31 с помощью резьбового штока 33 крепится стабилизирующий груз, помимо этого, при необходимости можно прикрепить стабилизирующий груз другой массы; четыре внешних угла нажимной пластины 31 установлены на вертикальных направляющих со свободным концом 4 с помощью ползунов 9 так, чтобы весь блок скользил вверх и вниз по вертикальным направляющим; на нажимной пластине 31 имеются дугообразные прорези, соответствующие резьбовым штокам на средней пластине 30 для крепления средней пластины 30 к нажимной пластине 31; средняя пластина 30 может вращаться относительно нажимной пластины 31 благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между слоями намотки троса под различными углами; с одной стороны блок натяжителя троса соединяется с поддерживающим устройством с помощью датчика статического момента 28, с другой стороны блок натяжителя троса соединяется со средней пластиной 30 через резьбовой шток натяжителя 38, при этом весь блок натяжителя троса может вращаться вокруг центральной оси натянутого троса 32, а датчик статического момента 28 при этом измеряет момент, действующий на трос 32; на блоке натяжителя имеется ползун, который можно перемещать с помощью резьбового штока 38 для натяжения троса; между ползуном натяжителя и тросом 32 находится датчик натяжения и сжатия 35, который измеряет величину силы натяжения, действующей на трос 32; датчик натяжения и сжатия 35 и стальной трос 32 соединяются с помощью крюка 34А для удобства смены троса; по обеим сторонам средней пластины 30 находятся вертикальные направляющие со свободным концом 37 и фиксируемые ползуны 40, что позволяет соединить две боковые пластины 39 и среднюю пластину 30, при этом две средние пластины 39 можно фиксировать в разных точках вертикальных направляющих со свободным концом 37 с помощью ползунов 40 для моделирования дугообразного вектора силы трения, действующей между слоями троса.

[0048] Способ определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса с использованием устройства для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса согласно любому из пунктов формулы с 1 по 9, характеризующийся тем, что он включает в себя следующие этапы:

[0049] (1) намотка и крепление стального троса к барабану 12;

[0050] (2) крепление стального троса к пластине натяжителя троса 29 на первый крюк 34А и второй крюк 34В или на третий крюк 34С и четвертый крюк 34D и вращение второго резьбового штока 38 или первого резьбового штока 27 для натяжения троса;

[0051] (3) установка стабилизационного груза 5 на нажимную пластину 31, плотное прижатие троса на крюках к тросу на барабане и регулировка силы сжатия между слоями троса за счет увеличения или уменьшения стабилизационного груза, крепление стабилизационного груза 5 к нажимной пластине 31 на резьбовой шток 33 и болт;

[0052] (4) запуск второго двигателя с частотным регулированием 15 и вращение ходового винта 17 так, чтобы ползун ходового винта 18 двигался в горизонтальной плоскости по ходовому винту 17, горизонтальное смещение блока натяжения троса и блока нагружения троса по горизонтальному направляющему рельсу 2 как единое целое, создание трения между тросом на крюках и тросов на барабане за счет относительного смещения;

[0053] при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении под различными углами,

[0054] вращение средней пластины 30 в горизонтальной плоскости так, чтобы средняя пластина 30 вращалась по траектории профиля дугообразных прорезей 21 на нажимной пластине 31 и можно было изменять внутренний угол между средней пластиной 30 и нажимной пластиной 31 для моделирования трения между слоями троса под разными углами;

[0055] при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении для троса в криволинейном состоянии,

[0056] смещение фиксируемых ползунов 40 на вертикальных направляющих со свободным концом 37 так, чтобы боковые пластины 39 можно было сдвигать вверх и вниз, в результате чего слои троса будут тереться друг о друга в криволинейном состоянии;

[0057] вращение барабана 12 с помощью первого двигателя с частотным регулированием 12 для моделирования более сложного сочетания нагрузки трения, характеризующееся тем, что

[0058] датчик момента 23 применяется для измерения выходного момента первого двигателя с частотным регулированием 10, первый датчик натяжения и сжатия 19 применяется для измерения сопротивления трению между слоями троса, второй датчик натяжения и сжатия 35 применяется для измерения силы натяжения, действующей на трос, а датчик статического момента 28 применяется для измерения момента, действующего на трос.

[0059] В варианты осуществления настоящего изобретения специалисты могут вносить различные изменения и улучшения, а любые представленные здесь описания не могут считаться ограничивающими смысл настоящего изобретения.

Раскрывается устройство и способ определения перехода от слоя к слою стального подъемного троса. Устройство состоит из блока барабана, блока натяжителя троса, блока нагружателя троса и скользящего блока ходового винта. Блок барабана предназначен для намотки стального троса на барабан и вращения барабана. Блок барабана и скользящий блок ходового винта установлены на нижней раме (1). Блок натяжителя троса соединяется с блоком нагружателя троса с помощью резьбового штока и датчика статического момента (28). Блок нагружателя троса крепится на ползуны (9) на вертикальные направляющие со свободным концом (4). Устройство может моделировать состояния трения и вибрации между слоями стального троса, намотанного на барабан, и во время намотки следующего слоя на барабан и измерять в режиме реального времени усилие растяжения, действующее на прямой и изогнутый трос, силу кручения, действующую на прямой трос, а также силу трения и ускорение вибрации для намотанного, прямого и изогнутого троса при переходе от слоя к слою. Технический результат заключается в возможности определения силы трения, действующей на стальной трос в процессе намотки на предыдущий слой. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса, характеризующееся тем, что оно состоит из блока барабана, блока натяжителя троса, блока нагружателя троса и скользящего блока ходового винта, при этом блок барабана предназначен для намотки стального троса на барабан и вращения барабана, блок натяжителя троса предназначен для натяжения отрезка троса; блок нагружателя троса предназначен для приложения вертикальной нагрузки на блок натяжителя троса и создания силы нагружения между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, а скользящий блок ходового винта предназначен для приведения в движение блока натяжителя по направляющей (2) таким образом, чтобы между натянутым тросом и тросом, намотанным на барабан, было относительное смещение; блок барабана и скользящий блок ходового винта установлены на нижней раме (1); блок натяжителя троса соединяется с блоком нагружателя троса с помощью резьбового штока и датчика статического момента (28); блок нагружателя троса крепится на ползуны (9) на вертикальные направляющие со свободным концом (4), а нижние отрезки вертикальных направляющих со свободным концом (4) крепятся к держателю, который может скользить по горизонтальной направляющей (2).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок барабана состоит из барабана (12), датчика момента (23) и первого двигателя с частотным регулированием (10), при этом первый двигатель с частотным регулированием (10) вращает барабан (12), а датчик момента (23) установлен между двигателем с частотным регулированием (10) и барабаном (12) и измеряет крутящий момент на барабане (12) в режиме реального времени.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок натяжителя троса состоит из блока прямолинейного натяжения и блока криволинейного натяжения, при этом блок прямолинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в прямолинейном состоянии, а блок криволинейного натяжения прикладывает натяжение к тросу, когда тот находится в криволинейном состоянии или его траектория представляет собой ломаную линию.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок прямолинейного натяжения состоит из пластины натяжителя троса (29), поддерживающего устройства (36), ползуна натяжителя (25В), датчика натяжения и сжатия (35), первого крюка (34А), второго крюка (34С) и второго резьбового штока (38); поддерживающее устройство (36) крепится к одному концу пластины натяжителя троса (29), внутри поддерживающего устройства предусмотрен направляющий рельс (36), по которому движется и на который опирается ползун натяжителя (25В), при этом ползун натяжителя с одной стороны (25В) неподвижно соединен со вторым резьбовым штоком (38), а на поддерживающем устройстве (36) предусмотрена внутренняя резьба, совпадающая по профилю с резьбой штока (38), второй резьбовой шток (38) вращается и приводит в движение ползун натяжителя (25В), который движется по направляющему рельсу поддерживающего устройства (36); с другой стороны ползун натяжителя (25В) соединен с датчиком натяжения и сжатия (35), при этом на датчике натяжения и сжатия (35) имеется первый крюк (34А) для зацепления стального троса с одного конца, а к другому концу пластины натяжителя троса (29) крепится второй крюк (34С) для зацепления стального троса с другого конца, с другого конца пластина натяжителя стального троса (29) соединяется со второй срединной боковой пластиной (41В) через датчик статического момента (28), датчик натяжения и сжатия (35) в режиме реального времени измеряет силу натяжения и сжатия, действующую на стальной трос, а датчик статического момента (28) - величину статического момента, действующего на стальной трос.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок криволинейного натяжения состоит из вертикальных направляющих со свободным концом (37), фиксируемых ползунов (40), первой боковой пластины (39), второй боковой пластины (39В), третьего крюка (34В), четвертого крюка (34D), направляющего устройства (26), первого ползуна натяжителя (25) и первого резьбового штока (27); в конструкции предусмотрено четыре вертикальных направляющих со свободным концом (37) в двух блоках по две направляющих, которые крепятся, соответственно, к первой срединной боковой пластине (41) и второй срединной боковой пластине (41В) средней пластины (30), при этом первая боковая пластина (39) и вторая боковая пластина (39В) соответственно закреплены на направляющих со свободным концом (37) с помощью двух фиксируемых ползунов (40), первая боковая пластина (39) и вторая боковая пластина (39В) могут скользить вверх и вниз по направляющим со свободным концом (37) и фиксируются с помощью ползунов (40); направляющее устройство (26) крепится к второй боковой пластине (39В), при этом внутри направляющего устройства имеется рельс (26), с которым совпадает желобок на первом ползуне натяжителя (25), таким образом, чтобы первый ползун натяжителя (25) скользил по направляющему устройству (26); первый резьбовой шток (27) совпадает с резьбовым отверстием на второй боковой пластине (39В), при этом один конец первого резьбового штока (27) неподвижно соединен с первым ползуном натяжителя (25), а первый резьбовой шток (27) вращается, чтобы двигать первый ползун натяжителя (25) по направляющей, в результате чего натягивается стальной трос, зафиксированный на третьем крюке (34В) и четвертом крюке (34D), изгиб троса, наматываемого на барабан, регулируется путем перемещения первой боковой пластины (39) и второй боковой пластины (39В) вверх и вниз по направляющим со свободным концом (37), таким же образом определяется сила трения, действующая при переходе от слоя к слою стального троса в изогнутом состоянии.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что фиксируемые ползуны (40) можно зафиксировать в любой точке на направляющих со свободным концом (37), при этом при регулировке точек фиксации ползунов (40) изменяется положение конца стального троса, закрепленного на боковой пластине (39), что позволяет регулировать изгиб троса.

7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что скользящий блок ходового винта состоит из второго двигателя с частотным регулированием (15), ходового винта (17) и горизонтального направляющего рельса (2); второй двигатель с частотным регулированием (15) с помощью сцепления вращает ходовой винт (17) так, что ползун (18) на ходовом винте (17) смещается в горизонтальной плоскости, при этом с одного конца ползун (18) соединяется с первым датчиком натяжения и сжатия (19), который крепится к перекладине (20), направляющий рельс, где установлен блок натяжителя троса, и направляющий рельс, где установлен блок нагружателя троса, соединены друг с другом, а при запуске второго двигателя с частотным регулированием (15) ползун (18) на ходовом винте (17) смещается в горизонтальной плоскости, а блок натяжителя стального троса и блок нагружателя троса скользят по горизонтальному направляющему рельсу (2), как одно целое; первый датчик натяжения и сжатия (19) измеряет силу трения между прямолинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан, или между криволинейным отрезком троса и отрезком троса, намотанным на барабан под разными углами, в момент перехода троса, наматываемого на барабан, от слоя к слою.

8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что к нажимной пластине (31) с помощью резьбового штока (33) крепится стабилизирующий груз, помимо этого, при необходимости можно прикрепить стабилизирующий груз другой массы; четыре внешних угла нажимной пластины (31) установлены на вертикальных направляющих со свободным концом (4) с помощью ползунов (9) так, чтобы весь блок скользил вверх и вниз по вертикальным направляющим; на нажимной пластине (31) имеются дугообразные прорези, соответствующие резьбовым штокам на средней пластине (30) для крепления средней пластины (30) к нажимной пластине (31); средняя пластина (30) может вращаться относительно нажимной пластины (31) благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между слоями намотки троса под различными углами; с одной стороны блок натяжителя троса соединяется с поддерживающим устройством с помощью датчика статического момента (28), с другой стороны блок натяжителя троса соединяется со средней пластиной (30) через резьбовой шток натяжителя (38), при этом весь блок натяжителя троса может вращаться вокруг центральной оси натянутого троса (32), а датчик статического момента (28) при этом измеряет момент, действующий на трос (32); на блоке натяжителя имеется ползун, который можно перемещать с помощью резьбового штока (38) для натяжения троса; между ползуном натяжителя и тросом (32) находится датчик натяжения и сжатия (35), который измеряет величину силы натяжения, действующей на трос (32); датчик натяжения и сжатия (35) и стальной трос (32) соединяются с помощью крюка (34А) для удобства смены троса; по обеим сторонам средней пластины (30) находятся вертикальные направляющие со свободным концом (37) и фиксируемые ползуны (40), что позволяет соединить две боковые пластины (39) и среднюю пластину (30), при этом две средние пластины (39) можно фиксировать в разных точках вертикальных направляющих со свободным концом (37) с помощью ползунов (40) для моделирования дугообразного вектора силы трения, действующей между слоями троса.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок нагружения троса, предназначенный для прикладывания давления в вертикальном направлении к отрезку стального троса, состоит из нажимной пластины (31) и средней пластины (30); с внешней стороны нажимной пластины (31) предусмотрено четыре одинаковых ползуна (9), которые крепятся к четырем одинаковым вертикальным направляющим со свободным концом (4) так, чтобы нажимная пластина (31) могла свободно скользить вверх и вниз по направляющим (4) в пределах диапазона, ограниченного ползунами; средняя часть нажимной пластины (31) крепится к средней пластине (30) на болт, на нажимной пластине (31) имеются две симметричные дугообразные прорези (21), с помощью которых средняя пластина (30) крепится к нажимной пластине (31); средняя пластина (30) может вращаться относительно нажимной пластины (31) благодаря наличию дугообразных прорезей, что позволяет моделировать силу трения между тросом, закрепленным на крюках, и тросом на барабане под различными углами.

10. Способ определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса с использованием устройства для определения перехода от слоя к слою подъемного стального троса согласно любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что он включает в себя следующие этапы:

(1) намотка и крепление стального троса к барабану (12);

(2) крепление стального троса к пластине натяжителя троса (29) на первый крюк (34А) и второй крюк (34В) или на третий крюк (34С) и четвертый крюк (34D) и вращение второго резьбового штока (38) или первого резьбового штока (27) для натяжения троса;

(3) установка стабилизационного груза (5) на нажимную пластину (31), плотное прижатие троса на крюках к тросу на барабане и регулировка силы сжатия между слоями троса за счет увеличения или уменьшения стабилизационного груза, крепление стабилизационного груза (5) к нажимной пластине (31) на резьбовой шток (33) и болт;

(4) запуск второго двигателя с частотным регулированием (15) и вращение ходового винта (17) так, чтобы ползун ходового винта (18) двигался в горизонтальной плоскости по ходовому винту (17), горизонтальное смещение блока натяжения троса и блока нагружения троса по горизонтальному направляющему рельсу (2) как единое целое, создание трения между тросом на крюках и тросов на барабане за счет относительного смещения;

при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении под различными углами,

вращение средней пластины (30) в горизонтальной плоскости так, чтобы средняя пластина (30) вращалась по траектории профиля дугообразных прорезей (21) на нажимной пластине (31) и можно было изменять внутренний угол между средней пластиной (30) и нажимной пластиной (31) для моделирования трения между слоями троса под разными углами;

при необходимости определения поведения троса с переходом по слоям при трении для троса в криволинейном состоянии,

смещение фиксируемых ползунов (40) на вертикальных направляющих со свободным концом (37) так, чтобы боковые пластины (39) можно было сдвигать вверх и вниз, в результате чего слои троса будут тереться друг о друга в криволинейном состоянии;

вращение барабана (12) с помощью первого двигателя с частотным регулированием (12) для моделирования более сложного сочетания нагрузки трения, характеризующееся тем, что

датчик момента (23) применяется для измерения выходного момента первого двигателя с частотным регулированием (10), первый датчик натяжения и сжатия (19) применяется для измерения сопротивления трению между слоями троса, второй датчик натяжения и сжатия (35) применяется для измерения силы натяжения, действующей на трос, а датчик статического момента (28) применяется для измерения момента, действующего на трос.