编织钢丝绳牵引过程摩擦磨损特性研究

发布时间：2020-11-14 04:38

　　 编织钢丝绳由于其独特的编织结构,强度高、防扭性强、柔韧性好等优点被广泛应用于张力架线施工中。架线作业过程中,编织钢丝绳使用工况复杂,反复受到拉伸、弯曲、扭转等多种载荷综合作用,且其工作环境恶劣,常被酸雨侵蚀,砂石、绳体脱落物等杂质黏着进入绳体,在上述因素共同影响下,致使绳体磨损,加速疲劳断裂失效。研究表明绳丝表面磨损对绳体力学性能影响较大,是造成绳体过早断裂失效的主要原因。由于编织钢丝绳被卷绕牵引经过卷筒过程中受载最为复杂、绳体最易发生磨损。因此,本文以YS9-8×19编织钢丝绳为研究对象,开展编织钢丝绳牵引过程力学及磨损断裂失效机理研究,为绳体寿命预估及牵引机构优化提供理论支撑,具有重要的理论价值和工程意义。具体研究内容如下:(1)借助报废绳体进行磨损和断丝机制分析:对架线施工现场报废的牵引用编织钢丝绳进行拆股试验和样本制备,进行宏观和微观形貌检测分析。观测磨损、断丝位置,并对磨损表面及绳丝断口进行微观形貌、组织结构、能谱检测分析,结合摩擦学原理分析确定其磨损及断丝失效机制;并依据磨损位置将绳体磨损分为外部磨损和内部磨损两种。(2)外部磨损研究及其磨损量模型构建:绳体“绕进-绕出”牵引卷筒依次经过“直线-过渡-弯曲”三种状态,绳体与卷筒绳槽间接触磨损属于外部磨损,分析钢丝绳在此过程中张力变化规律,探索其最大张力位置和张力变化规律,构建“绳-轮”接触模型,对绳与轮槽间接触点个数和接触点应力进行求解;根据N·B·克拉盖尔斯基固体疲劳磨损理论,结合张力架线实际工况,构建牵引过程相对磨损量模型I,分析影响外部磨损因素。(3)内部磨损研究及其磨损量模型构建:牵引过程中钢丝绳股间丝、同股芯丝与内层丝、内层丝与外层丝之间的接触磨损属于内部磨损。结合绳体结构及其受载特性,确定股间丝的接触磨损是内部磨损最主要形式;分析卷绕过程股间丝接触状态,计算内部接触点个数、牵引过程股间丝于过渡段和弯曲段微动距离、接触点接触压力;基于此,构建两种内部磨损量模型:基于磨痕几何特征,构建股间丝磨损量几何计算模型W_j;基于Archard粘着磨损理论,构建股间丝磨损量理论模型W_l,并获得影响内部磨损主要因素。(4)卷绕牵引过程摩擦磨损试验:以YS9-8×19编织钢丝绳为样本,借助钢丝绳弯曲摩擦磨损试验装置,模拟卷绕牵引过程,对绳体进行摩擦磨损试验研究。对实验样本磨损、断丝位置及其宏观、微观形貌进行检测,并与实际工况报废样本检测结果对比分析;对绳丝磨损宽度、深度进行检测,获得试验磨损体积,并计算两种内部磨损模型的磨损体积,对比试验值和计算值,验证内部磨损模型正确性;对比不同轮径下内、外磨损程度,验证外部磨损、内部磨损理论分析的合理性。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM75
【部分图文】：

第一章 绪 论究背景于钢丝绳具有强度高、弹性好、工作平稳等优点，被广泛应用于多个工按照其成型方式可分为捻制型钢丝绳和编织型钢丝绳两大类，其中捻制型捻制成绳股，绳股再捻制成绳，但是该类钢丝绳在工程应用过程中受张力，使绳体受载不均。而编织型钢丝绳由两组（左向捻股、右向捻股）股数股钢丝绳对称编织而成，正由于其对称编织的制绳方式使绳体受张力过程等、方向相反的力矩，使其具有不旋转特性[1]，因此被作为牵引用钢丝绳张力架设施工中。图 1.1 为编织型钢丝绳实物图。

图 1.2 张力架线施工图绳作为牵引绳完成导线在铁塔间的架设，其牵引过卷筒时受综合作用，同时由于工作环境恶劣，常被酸雨侵蚀，砂石、绳体，在上述因素的共同影响下，致使钢丝绳体在此工况下丝并最终失效。电缆张力架线用牵引机如图1.3所示。

扭等多种载荷综合作用，同时由于工作环境恶劣，常被酸雨侵蚀，砂石、绳体脱落物等杂质黏着进入绳体，在上述因素的共同影响下，致使钢丝绳体在此工况下最易产生摩擦磨损和疲劳断丝并最终失效。电缆张力架线用牵引机如图1.3所示。图 1.3 电缆张力架线用牵引机随着架线作业过程牵引力及牵引速度的不断提高，绳体由拉伸、弯曲载荷而产生的拉伸及弯曲等应力也越来越大，加速绳体磨损、疲劳断裂失效，为架线作业带来巨大的安全隐患和财产损失。绳体磨损、断裂失效一直是困扰送变电企业架线施工的关键问题。然而目前送变电企业对绳体失效报废的检测仅凭经验判断，由此过早报废绳体往往产生巨大浪费，反之则不能及时发现内部磨损断裂会造成安全隐患。因此，有必要进行编织钢丝绳牵引过卷筒过程中绳丝力学及摩擦磨损性能研究，为该类钢丝绳磨损、断裂失效机理分析及寿命预估等提供理论基础。
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本文编号：2883088