一种自动夹持钢索拉力试验机及其试验方法与流程

本发明涉及一种钢索卧式拉力试验机，特别涉及一种钢索组件出厂的力学性能试验装置。

背景技术：

钢索在冶金、矿山、船舶和航空航天等领域成为必不可少的部件或材料，其质量也被多个行业所关注，并投入大量人力、物力进行钢丝绳使用研究和产品开发工作。其中，抗拉强度是评价钢索质量和安全性最重要的指标。

目前，市场上的钢索拉力试验机进行拉力试验时，首先需要对钢索进行取样，然后采用灌铅或穿销的方式做破断拉伸。取样检测的方式具有不稳定性，有所偏差，对应用于重要场合的钢索组件不适合；同时试样制备过程中需要打散、清洗、弯钩和灌铅等工序，试样制备时间长，效率低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种自动夹持钢索拉力试验机及其试验方法，采用液压缸驱动楔形块直接夹持钢索的方式，可对成套的钢索组件进行出厂的力学性能试验。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自动夹持钢索拉力试验机，包括液压动力单元和机械单元；所述机械单元包括楔形夹紧装置、加载导向装置和行走装置；所述液压动力单元的执行元件包括加载油缸和夹紧油缸；钢索自由端由夹紧油缸驱动的楔形夹紧装置的两个楔形卡板直接夹紧；钢索组件端与加载导向装置的导向体连接件的扁平吊耳通过销轴连接，导向体连接件的螺杆端连接力传感器，所述导向体由加载油缸驱动；所述楔形夹紧装置和加载导向装置固定在行走装置的试验机支撑板.上；非接触式引伸计固定在加载导向装置和楔形加紧装置衔接部分的钢索的外侧。

进一步地，所述楔形夹紧装置包括楔形底座、两个楔形体、两个楔形卡板和上盖板；所述楔形底座纵截面为凹形面，横截面为前端窄、后端宽的钳口状，固定在试验机支撑板.上；左右楔形体为长方体状的四氟滑板，对称放置于楔形底座上，两侧面分别与楔形卡板和楔形底座的内侧面滑动连接；两个楔形卡板对称设置，楔形卡板外侧面与中轴线的角度范围为5°～12°，楔形卡板内侧镶嵌有摩擦纹交错的铝制衬板，钢索夹持在两个楔形卡板之间；夹紧油缸的活塞杆与楔形卡板的后侧端面上开设的孔间隙配合，活塞杆的伸缩驱动楔形卡板的前后移动，进而将钢索夹紧，通过固定螺母进行轴向固定；楔形夹紧装置上方安装有限制其向上运动的上盖板。

进一步地，所述加载导向装置包括两个侧面导轨、三个导轨衬板、下导轨、导向体和导向体连接件；两个侧面导轨和下导轨均固定在试验机支撑板.上；导向体连接件的螺杆端固定于导向体开设的螺纹通孔中；两个侧面导轨和下导轨上均设有渗碳处理的导轨衬板，导向体和三个导轨衬板滑动连接。

进一步地，所述行走装置包括手柄、转向机构、车前轮、两个车后轮、轮轴、悬架；车前轮为万向轮，手柄通过转向机构控制车前轮调整移动方向；两个车后轮通过轮轴固定在悬架上，悬架与试验机支撑板.固定连接。

进一步地，所述液压动力单元为电液比例控制的中压系统，包括双作用叶片泵、电磁溢流阀、两个比例伺服方向阀、比例溢流阀和气囊式蓄能器；电磁溢流阀有安全和使泵无载启动的作用；两个比例伺服方向阀用于液压缸加载的位置闭环控制；与压力油路并联的比例溢流阀，可无级调定系统压力，满足不同加载力的工况；气囊式蓄能器在达到设定加载拉力时弥补泄露，可对系统进行保压。

进一步地，所述试验机支撑板的侧面固定手动泵，手动泵可用于断电手动加载。

一种利用上述试验机进行钢索拉力试验的方法，具体为：传感器对拉力进行检测，达到工况设定拉力后，液压动力单元通过气囊式蓄能器对加载油缸进行保压加载，达到设定的保压时间后，钢索组件之间无滑移、钢索无断裂现象视为合格；非接触式引伸计和力传感器测量的数据生成试验报告。

本发明的有益效果：

(1)液压缸驱动楔形结构直接夹持钢索的方式，有效的防止了钢索的滑移，减少了对钢索的损伤，省略了钢索试样制备过程中需要打散、清洗、弯钩和灌铅等工序，提高了拉伸效率。

(2)液压缸加载的位置闭环控制，保证了加载力的平稳可控；同时，压力的无级调定可满足不同加载力的工况。

(3)加载导向装置中两侧和底部的平移导轨有效的保证了加载过程的直线度；渗碳处理的衬板减小了导轨和导向体之间的摩擦力，提高了钢索加载力的精度。

(4)设备可以应用于成套钢索组件力学性能检测，直接夹紧钢索的楔形装置和加载导向装置满足试验要求，非接触式引伸计的测量数据生成试验报告。

(5)设备采用集成化设计，将机械、液压和控制集成于一体，结构紧凑，性能可靠，方便移动。同时，本发明具有显著的经济效益以及较好的实际应用和推广价值。

附图说明

图1为本发明机械结构的轴测视图；

图2为本发明机械结构的正视图；

图3为本发明机械结构的俯视图；

图4为本发明机械结构的导向体连接件示意图；

图中：侧面导轨2.1、导轨衬板2.2、下导轨2.3、导向体2.4、力传感器2.5、导向体连接件2.6；试验机支撑板3；手柄4.1、转向机构4.2、车前轮4.3、车后轮4.4、轮轴4.5、悬架4.6；加载油缸固定座5.1、加载油缸5.2、加载油缸紧箍5.3、加载油缸支座5.4；夹紧油缸底座6.1、夹紧紧箍6.2、夹紧油缸6.3、固定螺母6.4、上盖板6.5、左右楔形体6.6、楔形卡板6.7、楔形底座6.8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种自动夹持钢索拉力试验机，包括液压动力单元和机械单元；所述机械单元包括楔形夹紧装置、加载导向装置和行走装置；所述液压动力单元的执行元件包括加载油缸5.2和夹紧油缸6.3；钢索自由端由夹紧油缸6.3驱动的楔形夹紧装置的两个楔形卡板6.7直接夹紧；钢索组件端与加载导向装置的导向体连接件2.6的扁平吊耳通过销轴连接，导向体连接件2.6的螺杆端连接力传感器2.5，如图4所示；所述导向体2.4由加载油缸5.2驱动；所述楔形夹紧装置和加载导向装置固定在行走装置的试验机支撑板3上；非接触式引伸计固定在加载导向装置和楔形加紧装置衔接部分的钢索的外侧。

如图3所示，所述楔形夹紧装置包括楔形底座6.8、两个楔形体6.6、两个楔形卡板6.7和上盖板6.5；所述楔形底座6.8纵截面为凹形面，横截面为前端窄、后端宽的钳口状，固定在试验机支撑板3上；左右楔形体6.6为减少摩擦的长方体状的四氟滑板，对称放置于楔形底座6.8上，两侧面分别与楔形卡板6.7和楔形底座6.8的内侧面滑动连接，左右楔形体6.6可以防止楔形卡板6.7自锁，同时相应的增大了楔形卡板6.7的夹持力；两个楔形卡板6.7对称设置，根据所需夹紧力的大小，楔形卡板6.7外侧面与中轴线的角度范围为5°～12°，楔形卡板6.7内侧镶嵌有摩擦纹交错的铝制衬板，钢索夹持在两个楔形卡板6.7之间，衬板摩擦纹交错可增大接触面的摩擦系数，铝制材料的衬板减少对钢索的损伤；夹紧油缸6.3的活塞杆与楔形卡板6.7的后侧端面上开设的孔间隙配合，活塞杆的伸缩驱动楔形卡板6.7的前后移动，进而将钢索夹紧，通过固定螺母6.4进行轴向固定；楔形夹紧装置上方安装有限制其向上运动的上盖板6.5，同时作为机械保护装置；所述夹紧油缸6.3具有固定结构：夹紧油缸底座6.1、夹紧紧箍6.2，夹紧油缸底座6.1固定在试验机支撑板3上，夹紧紧箍6.2径向固定夹紧油缸6.3，夹紧油缸6.3后盖安装于夹紧油缸底座6.1的端面凹孔中，抵抗反向轴向力。

如图1所示，所述加载导向装置包括两个侧面导轨2.1、三个导轨衬板2.2、下导轨2.3、导向体2.4和导向体连接件2.6；两个侧面导轨2.1和下导轨2.3均固定在试验机支撑板3上；导向体连接件2.6的螺杆端固定于导向体2.4开设的螺纹通孔中；两个侧面导轨2.1和下导轨2.3上均设有渗碳处理的导轨衬板2.2，导向体2.4和三个导轨衬板2.2滑动连接。如图1所示，所述加载油缸5.2具有固定结构：加载油缸固定座5.1、加载油缸紧箍5.3、加载油缸支座5.4，加载油缸支座5.4和加载油缸固定座5.1固定在试验机支撑板3上；加载油缸紧箍5.3与加载油缸支座5.4相连径向固定加载油缸5.2，加载油缸5.2的后盖安装于加载油缸固定座5.1端面的凹孔中，抵抗反向轴向力。所述导向体2.4可采用截面八边型结构，满足结构强度要求，质量轻。

如图1所示，所述行走装置包括手柄4.1、转向机构4.2、车前轮4.3、两个车后轮4.4、轮轴4.5、悬架4.6。车前轮4.3为万向轮，手柄4.1通过转向机构4.2控制车前轮4.3调整移动方向；两个车后轮4.4通过轮轴4.5固定在悬架4.6上，悬架4.6与试验机支撑板3固定连接。行走装置的设计方便了试验场所的变换，应用范围广。

进一步地，所述液压动力单元为电液比例控制的中压系统，包括流量均匀、运动平稳的双作用叶片泵、电磁溢流阀、两个比例伺服方向阀、比例溢流阀和气囊式蓄能器；电磁溢流阀有安全和使泵无载启动的作用；两个比例伺服方向阀用于液压缸加载的位置闭环控制，保证了加载力的平稳可控；与压力油路并联的比例溢流阀，可无级调定系统压力，满足不同加载力的工况；气囊式蓄能器在达到设定加载拉力时弥补泄露，可对系统进行保压。所述试验机支撑板3的侧面固定手动泵，手动泵可用于断电手动加载。

利用本发明试验机进行钢索拉力试验的方法如下：

力传感器2.5对拉力的直接检测精度高于传统拉力试验机采用压力传感器进行力的公式转化的检测方法；区别于传统拉力试验机的最大拉断力的检测，本发明力传感器2.5对拉力进行检测，达到工况设定拉力后，液压动力单元通过气囊式蓄能器对加载油缸5.2进行保压加载，达到设定的保压时间后，钢索组件之间无滑移、钢索无断裂现象视为合格；非接触式引伸计和力传感器2.5测量的数据生成试验报告。

最后需要注意的是，上述说明仅是本发明的具体个案，凡是未脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。