基于TCK的钢丝绳弯曲疲劳检测系统的设计

　　0　前言

　　钢丝绳弯曲疲劳试验机是评定钢丝绳弯曲疲劳的重要手段，国内外学者运用多种弯曲疲劳试验机进行了疲劳试验。 国内通用的钢丝绳弯曲疲劳试验机有 A,B,C,D,E 五种型号。 国外有旋转疲劳试验机、行星式疲劳试验机、回转弯曲疲劳试验机等。 此外，张钫等通过对弯曲疲劳机的选择、弯曲滑轮、试样弯曲频率、包角、张力等的研究，得出影响钢丝绳　　弯曲疲劳试验的因素。 黎新皋设计了钢丝绳的旋转弯曲疲劳试验机，研究钢丝绳加速疲劳试验。 朱永刚等设计了 WP-Ⅰ型钢丝绳弯曲疲劳试验机，对不同材质、不同工艺、不同结构、规格、强度及韧性的钢丝绳进行了弯曲疲劳试验。 廖红卫等设计了滑轮-钢丝绳短行程疲劳试验机， 研究不同绳槽硬度对钢丝绳疲劳寿命的影响。

　　本文自制的钢丝绳弯曲疲劳试验机， 操作简单，适用范围广，可以满足 9～13 mm 钢丝绳的双向弯曲疲劳试验。 结合 TCK 钢丝绳损伤定量检测仪，能够实时采集钢丝绳的损伤情况随钢丝绳弯曲疲劳次数的增加而变化情况，对研究钢丝绳的使用寿命有着重要的工程意义。

　　1　试验相关参数

　　本试验选用 6×19+IWS 直径为 12mm 钢丝绳，其抗拉强度 σ=1 670 Pa，破断拉力 P=74.61 kN。 钢丝绳单向工作行程为 3500mm， 钢丝绳往复频率为5.35 次/min，滑轮与钢丝绳直径之比为 25。

　　实验中单向行程为 3 500 mm，一个单向工作行程中，A、B、C(见图 1)三段钢丝绳分别经历了双向 6次、双向 4 次和双向 2 次弯曲。 A 处 750 mm 的钢丝绳段绕经 3 个弯曲滑轮弯曲，B 处 75 0mm 的钢丝绳段绕经 2 个弯曲滑轮弯曲，C 处 750 mm 的钢丝绳段绕经 1 个弯曲滑轮弯曲。 故试验机的 1 个往复过程中，其累计工作寿命中分别记为 6 次、4 次和 2次。

　　2　弯曲疲劳试验机工作原理及其结构

　　2.1　工作原理

　　试验机工作原理如图 1 所示，钢丝绳在承受拉伸预载力的情况下，同时承受双向弯曲。 试验装置中， 电感式接近开关 3、6 为变频器的外控端子，控制电机 8 带动主动轮 1 双向转动，继而带动钢丝绳试样在有效长度内反复弯曲运动。 弯曲滑轮 2 为加载动滑轮， 可实现水平方向的滑动; 弯曲滑轮 4、5为静滑轮。 在弯曲动滑轮固定的移动滑块上施加预紧力 S，使整段钢丝绳承受拉伸应力。 利用 TCK 钢丝绳损伤定量检测设备可实时监测随着弯曲次数增加钢丝绳内部的损伤状况的变化，从而得到钢丝绳的疲劳失效寿命。

2.2　试验机结构

　　试验机的结构如图 2 所示，由驱动单元、弯曲单元、力加载单元组成。