СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
BENCH TO TEST STEEL CABLES FOR FATIGUE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к стендам для испытания стальных канатов на выносливость.
Стальные канаты при работе испытывают одновременно воздействие различных факторов, например усилие кручения, внутренние напряжения, растяжения, контактные напряжения и т.д. Указанные факторы оказывают существенное влияние на долговечность канатов и соответственно выносливость. Долговечность и выносливость стальных канатов определяют посредством испытаний образцов на выносливость на пробежных машинах или стендах.
Известен стенд для испытания стальных канатов [ГОСТ 2387-80. Канаты стальные. Метод испытания на выносливость], при помощи подвешенного груза создается усилие растяжения на образец. Изгиб образца происходит при помощи сменных роликов. Для вращения ведущего барабана используется кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение электродвигателем.
Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные ограничением по диаметру испытуемого образца до 6,5 мм.
Известен стенд для испытания грузоподъемных канатов на износ (а.с. СССР №1070454, G01N 3/56, 30.01.1984), содержащий станину с установленными на ней ведущим и ведомым блоками, охваченными испытуемым канатом, механизм натяжения, предназначенный для создания статической и динамической нагрузок на канате, устройство для изменения угла девиации и привод, связанный с ведущим блоком, при этом устройство для изменения угла девиации выполнено в виде винтового механизма, кинематически связанного с ведомым блоком, шарнирно закрепленного на раме с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения ведущего блока.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные преимущественным моделированием износа канатов, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной абразивной загрязненности.
Известен стенд для испытания стальных канатов [Житков Д.Г., Поспехов И.Т. Стальные канаты для подъемно-транспортных машин. М.: Металлургиздат, 1953 г., с.35], усилие растяжения создается подвешенным грузом. Испытуемый образец изгибается на пяти блоках и закрепляется зажимом на ведущем барабане. Для вращения ведущего барабана используется кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение электродвигателем.
Недостатком известного устройства является ограниченная скорость испытания вследствие возникающих сил инерции при возвратно-вращательном движении, большие габаритные размеры стенда.
Известен стенд для испытания стальных канатов [Житков Д.Г., Поспехов И.Т. Стальные канаты для подъемно-транспортных машин. М.: Металлургиздат, 1953 г., с.36-38], усилие растяжения создается как гидравлическим домкратом, так и подвешенным грузом. Испытуемый образец изгибается на сменном блоке большого диаметра и закрепляется зажимом на ведущем барабане. Для вращения ведущего барабана используется кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение электродвигателем.
Недостатком известного устройства является ограниченная скорость испытания вследствие возникающих сил инерции при возвратно-вращательном движении, большие габаритные размеры стенда и малое число перегибов образца за один поворот ведущего барабана в одном направлении.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является стенд для испытания канатов на выносливость (а.с. СССР №853467, G01M 17/00, 17.08.1981), содержащий установленные на станине два огибаемых канатом шкива, один из которых смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, проходящей через оси шкивов, в направлении, перпендикулярном этим осям, а другой связан с приводом вращения, снабжен дополнительным приводом вращения, переключателем и двумя взаимодействующими с ним электромагнитными муфтами, посредством которых оба привода связаны с одним и тем же шкивом, а последний снабжен пальцем, взаимодействующим с переключателем.
Недостатками ближайшего аналога являются значительные массогабаритные размеры стенда, а также длительность времени испытания образца.
Задача изобретения - уменьшение габаритных размеров стенда, сокращение времени испытания образца за счет увеличения числа перегибов образца за один ход ведущего барабана в одном направлении, а также испытание образцов широкого типоразмера диаметров за счет применения одного барабана для всех типоразмеров образцов, применения в конструкции стенда горизонтальной опорной рамы с шарнирным соединением поперечной балки, в верхней части которой установлены передача винт-гайка, гидроцилиндр, датчик силы, силовая каретка со сменными блоками, ведущий барабан, система управления.
Поставленная задача достигается тем, что стенд для испытания стальных канатов, содержащий горизонтальную опорную раму, гидроцилиндр с насосной станцией, сменный блок, ведущий барабан, соединенный с электродвигателем, вилку, согласно изобретению содержит несколько дополнительных сменных блоков, систему управления, связанную с датчиком силы, в верхней части горизонтальной опорной рамы установлены передача винт-гайка, связанная с гидроцилиндром, со штоком которого посредством вилки соединен датчик силы, связанный с силовой кареткой со сменными блоками, при этом горизонтальная опорная рама выполнена с шарнирным соединением поперечной балки.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 изображена схема установки образца на стенд.
Стенд для испытания стальных канатов состоит из горизонтально расположенной опорной рамы 1 (фиг.1) с шарнирным соединением поперечной балки 2, в верхней части опорной рамы расположен гидроцилиндр 3, соединенный с насосной станцией (на фиг.1 условно не показана), расположенной в нижней части. Гидроцилиндр 3 соединен с винтом 4. Винт 4 соединен с поперечной балкой 2 опорной рамы 1. Гайка 5 связана с винтом 4. Шток гидроцилиндра 3 соединен с датчиком силы 6 с помощью вилки 7. Датчик силы 6 неподвижно соединен с силовой кареткой 8, на которой закреплены сменные блоки 9. Испытуемый образец 10, огибая сменные блоки 8, крепится при помощи зажима 11 к ведущему барабану 12. Ведущий барабан 12 соединен с электродвигателем 13. Датчик силы 6 связан с системой управления 14 [Электронный модуль ЕМР 1-1, http://www.hydrapac.com].
Стенд для испытания стальных канатов работает следующим образом. В зависимости от предъявляемых к канату требований выбираются диаметры сменных блоков 9 и их количество. Образец 10 устанавливают на стенд следующим образом (фиг.2): один конец образца 10 укрепляют в зажиме 11, расположенном на ведущем барабане 12. Диаметр ведущего барабана 12 выбирается из расчета максимального диаметра испытуемого образца. Второй конец образца 10 пропускают через сменные блоки 9 и закрепляют в зажиме 11 (фиг.1), расположенном на ведущем барабане 12. Предварительный натяг образца 10 производится вращением гайки 5, которая перемещает винт 4 в продольном направлении вместе с гидроцилиндром 3 и силовой кареткой 8 со сменными блоками 9. Окончательный натяг образца 10 производится гидроцилиндром 3. Сила натяжения измеряется датчиком силы 6 и поддерживается постоянной при помощи системы управления 14. Ведущий барабан 12, приводимый в движение электродвигателем 13, совершает возвратно-вращательное движение. Число изгибов образца 10 за один оборот ведущего барабана 12 зависит от числа установленных в силовой каретке 8 сменных блоков 9.
Для исключения влияния деформации, возникающей при намотке на ведущий барабан 12, участок образца, подвергаемого испытаниям на выносливость, совершает возвратно-поступательные движения только в зоне сменных блоков 9 и не наматывается на ведущий барабан 12.
В зависимости от требований стандартов на металлопродукцию испытание на предложенном стенде проводят:
- до обрыва первой проволоки (завершения) образца;
- до заданного числа обрывов проволок на длине одного шага свивки образца;
- до заданного числа изгибов образца вокруг сменных блоков;
- до полного разрушения образца каната.
Для компенсации перемещения, возникающего в результате наматывания и разматывания образца на барабан и исключения трения каната о реборды сменных блоков предусмотрено шарнирное соединение балки опорной рамы, обеспечивающее сохранение параллельной намотки на ведущий барабан.
Итак, заявляемое изобретение позволяет уменьшить габаритные размеры стенда, сократить время испытания образца, а также проводить испытание образцов широкого типоразмера за счет применения опорной рамы с шарнирным соединением поперечной балки, силовой каретки со сменными блоками, гидроцилиндра, ведущего барабана.