雙折線式多層卷繞鋼絲繩失效行為及損傷機(jī)理研究.pdf

1、鋼絲繩的損傷與失效行為直接關(guān)系到鋼絲繩使用的安全性、可靠性與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，長(zhǎng)期以來(lái)一直是人們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。隨著起重貨載單元的不斷增加，在起重機(jī)械鋼絲繩傳動(dòng)系統(tǒng)中，雙折線式多層卷繞方式得到了越來(lái)越廣泛的使用。在雙折線式多層卷繞中，鋼絲繩的失效行為表現(xiàn)、損傷機(jī)理及各使用條件對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響規(guī)律等問(wèn)題，目前尚未有明確的研究結(jié)論，更沒(méi)有試驗(yàn)論證依據(jù)。因此，本文采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)雙折線式多層卷繞鋼絲繩的失效行為與損傷機(jī)

2、理進(jìn)行研究，旨在掌握雙折線式多層卷繞鋼絲繩失效行為規(guī)律，并探索鋼絲繩損傷機(jī)理。
　　 鋼絲繩的復(fù)雜構(gòu)造決定了其損傷、失效行為與使用條件密切相關(guān)。論文通過(guò)對(duì)鋼絲繩雙折線式多層卷繞特征的研究，提出將鋼絲繩在卷筒上的排列分為“金字塔”形、軸線交叉“X”形及“斜楔”式三種排列形式，并利用彈性接觸理論分別對(duì)三種排列形式鋼絲繩的接觸力學(xué)行為進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，采用定量與定性結(jié)合的分析方法，重點(diǎn)對(duì)雙折線式多層卷繞過(guò)程中鋼絲繩的磨損與彎曲疲

3、勞損傷進(jìn)行了理論分析。分析結(jié)果表明：鋼絲繩卷繞過(guò)程的受力情況、磨損損傷程度與鋼絲繩在卷筒上的卷繞位置及排列形式密切相關(guān)；鋼絲繩反復(fù)彎曲工作時(shí)的彎曲直徑D是影響彎曲疲勞損傷大小的主要因素。
　　 鋼絲繩損傷與失效問(wèn)題的復(fù)雜性，使其研究方法一般建立在理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的基礎(chǔ)上。因此，論文針對(duì)起重機(jī)械鋼絲繩工作特點(diǎn)，在對(duì)比、總結(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有鋼絲繩試驗(yàn)裝置優(yōu)、缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)了能模擬起重機(jī)鋼絲繩雙折線式多層卷繞實(shí)際作業(yè)工況的多

4、層卷繞鋼絲繩-滑輪磨損試驗(yàn)裝置。并利用此試驗(yàn)裝置，選取潤(rùn)滑油脂性能、滑輪直徑這兩個(gè)因素為考察對(duì)象，進(jìn)行兩組雙折線式多層卷繞鋼絲繩失效對(duì)比試驗(yàn)。
　　 鋼絲繩的失效行為規(guī)律是其使用條件合理選配的重要依據(jù)。論文通過(guò)分析、對(duì)比不同性能潤(rùn)滑油脂與不同滑輪直徑下兩組鋼絲繩失效試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)雙折線式多層卷繞鋼絲繩失效形式、斷絲分布與發(fā)展規(guī)律、鋼絲繩磨損量變化特征及潤(rùn)滑油脂性能與滑輪直徑對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響等進(jìn)行了深入的研究。研究結(jié)果表明：雙

5、折線式多層卷繞鋼絲繩的失效形式為外層絲斷絲；斷絲分布及鋼絲繩磨損量變化與鋼絲繩在卷筒中的卷繞位置密切相關(guān)；對(duì)于試驗(yàn)中選用的兩種潤(rùn)滑油脂而言，潤(rùn)滑油脂性能對(duì)雙折線式多層卷繞鋼絲繩使用壽命無(wú)明顯影響；滑輪-鋼絲繩直徑比則對(duì)鋼絲繩使用壽命有顯著影響。
　　 雙折線式多層卷繞鋼絲繩的失效過(guò)程其實(shí)質(zhì)為繩中斷絲出現(xiàn)與發(fā)展的過(guò)程。論文通過(guò)對(duì)雙折線式多層卷繞鋼絲繩斷絲部位及斷絲斷口進(jìn)行形貌分析，分別探討了鋼絲繩外層絲與繩芯鋼絲的斷裂行為與斷裂機(jī)