钢丝绳拉力试验机的设计与研究

发布时间：2020-04-18 13:22

【摘要】：钢丝绳力学性能的好坏对安全生产尤为重要,为了准确地研究钢丝绳的实际性能就需要专用的试验机。本课题就是应某索具企业的需求设计一套拉力试验设备,主要用于高强度钢丝绳的出厂检测。针对本课题主要完成的工作内容以及相应的研究结论有:(1)通过查阅大量相关文献,了解国内外大型拉力试验机的结构特点,确定本文钢丝绳拉力试验机的设计方案。为了应对钢丝绳等较长试件的检测,该拉力试验设备采用组装式框架结构,并且依据钢丝绳试件的几何尺寸和力学性能,确定框架结构的基本设计参数。(2)利用SolidWorks软件对钢丝绳拉力试验机的主机框架、横梁结构以及液压缸等部件进行三维建模,并通过有限元分析软件ANSYS对试验机中关键承载部件进行分析。其中主机框架所受的最大应力值远远超出了材料的屈服强度,并且最大变形量也不符合企业标准。依据分析结果对框架结构进行局部优化,优化后框架的最大应力为342.86MPa,最大变形量为4.268mm。从仿真结果看,符合强度和刚度要求。(3)根据技术要求完成试验机液压系统的设计,其中包括液压原理图的绘制、液压元件的选型、主要集成块的设计与分析。在对集成块内流场分析的过程中,探讨了钻孔后的刀尖角区域对流体流动性能的影响。同时对试验机上主要液压元件Moog伺服阀进行深入分析与研究,并且比较准确地分析出射流管偏转角度与恢复压力之间的函数关系。(4)利用AMESim软件对拉力试验机的液压系统进行建模与仿真,并引入PID控制算法,得到与基本要求相符的动态性能。围绕本文拉力试验机的液压系统进行实验研究,选择实验室的伺服比例试验台为测试平台,分别以比例溢流阀、Moog伺服阀为研究对象,通过实验来检验仿真模型的准确性。
【图文】：

套环,试件制备

逡逑绳拉伸试验逡逑股试验而言，仅能反映制绳钢丝的力学性能，，在实际生准的钢丝绳，在整绳破断试验时并不达标［１１］，因此，按绳进行整绳破断拉力试验。本文研宄的钢丝绳拉力试验作整绳破断拉力试验时，本文采用的试验方法为套环法绳厂家和检测实验室都采用套环法，图Ｕ为试样制备首先将钢丝绳试件套入到专用套管中，接着把试件头部后将钢丝绳用专用插销固定于试验机两头进行拉伸试验，的启发，制作简单而且成本很低［１２］。虽然套管的压紧力，但是根据ＢＳＥＮ邋１３４１１—３—２００４套环与安全套环技须大于钢丝绳最小破断力，因此本文所述钢丝绳拉力试

拉力试验机,国内公司

的灵活性、快速性和较高的控制精度，又具有液压控制的大功率操作能力，还能与计算逡逑机连接，进行数据传输，因此电液控制在试验机中获得愈来愈多的应用。例如日本岛津逡逑公司的电子拉力试验机ＵＨ—Ｆｌ［１５】（如图１．２所示）、美国美特斯公司的疲劳试验机、逡逑美国英斯特朗公司设计的ＨＴＶ系列液压万能试验机［｜６丨（如图１．３所示）以及德国兹维逡逑克公司研制的拉力试验机和冲击试验机１｜７】，这些试验机都是采用电液伺服阀控制双向逡逑缸，同时负载、变形、位移是通过闭环控制〖１８１，并具有数据采集和数据处理的功能，电逡逑液伺服系统的优点是动态响应快，控制精度高，能作为各种智能控制算法的载体，从而逡逑进行复杂控制［１９］。逡逑ｍ逦ｗ逡逑Ｂ逦Ｑ逡逑１邋ｍｌ逦Ｈ逦Ｉｍ逡逑图１．２日本岛津拉力试验机逦图１．３英斯特朗万能试验机逡逑ｌ邋ｉｇ．邋１．２邋Ｉ邋ｅｎｓｉｌｅ邋ｔｅｓｔ邋ｍａｃｌｉｉｎｅ邋ｏｆ邋Ｓｈｉｍａｄｚｕ邋Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ邋ｏｆ邋Ｉｎｓｔｒｏｎ逡逑目前，大吨位液压拉力试验机普遍应用在结构件的拉伸试验上。德国卡尔申克公司逡逑为汉堡大学制造的２００００ｋＮ拉力试验机，美国美斯特为日本三菱重工设计的１００００ｋＮ逡逑拉力试验机，以及美国英斯特朗集团设计的卧式框架拉力试验机丨圳１川，以上试验机都能逡逑用于钢丝绳等较长柔性件的拉伸试验，北京富力通达公司为北京工业大学专门设计了逡逑４００００ｋＮ多功能试验机
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH871

【参考文献】