1.所謂鋼絲繩，就是由多根或多股細(xì)鋼絲捻合制成的繩索，是工程中應(yīng)用廣泛的一種撓性構(gòu)件，具有強(qiáng)度高、自重輕、彈性好、工作平穩(wěn)可靠、承受動載和過載能力強(qiáng)以及在高速工作條件下運(yùn)行和卷繞無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、礦產(chǎn)、冶金、交通、旅游等國民經(jīng)濟(jì)各主要行業(yè)和部門得到廣泛應(yīng)用。人們一直在探索檢測鋼絲繩的各種試驗方法，努力控制鋼絲繩的性能。本文重點(diǎn)介紹了鋼絲繩的破斷拉伸試驗方法及鋼絲繩專用臥式拉力試驗機(jī)的研制過程。
鋼絲繩臥式拉力試驗機(jī)
2.鋼絲繩破斷拉伸試驗方法
(1)澆鑄法
將試樣散頭用熔融金屬澆鑄，冷卻到常溫后，夾持在試驗機(jī)鉗口座內(nèi)進(jìn)行拉伸試驗的方法，適用于繩徑大于6mm或絲徑大于0.5mm的鋼絲繩。
(2)套壓法
將試樣頭用套管壓緊，再夾持在試驗機(jī)鉗口內(nèi)進(jìn)行拉伸試驗的方法，適用于金屬芯類鋼絲繩的破斷拉伸。對于纖維芯鋼絲繩，若用套壓法，在套壓處先去掉纖維芯，并以同股徑的鋼芯充實此段，再套壓。
(3)纏繞法
將試樣直接纏繞在卷輪上進(jìn)行拉伸試驗的方法，適用于繩徑小于30mm的鋼絲繩，對于直徑大于30mm的鋼絲繩，建議采用澆鑄法。
(4)直接夾持法
將試樣直接夾持在試驗機(jī)鉗口內(nèi)進(jìn)行拉伸試驗的方法，最適用于1×3、1×7、1×19等結(jié)構(gòu)鋼絲繩的檢驗。
3.臥式拉力試驗機(jī)整機(jī)構(gòu)成
根據(jù)鋼絲繩的拉伸試驗方法設(shè)計臥式拉力試驗機(jī)，以滿足鋼絲繩試驗的需要。該機(jī)主要由主機(jī)部分、油源部分、控制部分和附具部分等組成。
3.1主機(jī)部分
該機(jī)主機(jī)部分主要由主機(jī)框架、油缸座、油缸、移動橫梁、前后夾頭座及負(fù)荷傳感器(見圖1)等部件組成，可對鋼絲繩等進(jìn)行拉伸試驗。
圖1：主機(jī)結(jié)構(gòu)圖
主機(jī)采用鋼板焊接臥式框架結(jié)構(gòu)，同等重量的情況下可增加框架的慣性矩，提高框架的剛性和穩(wěn)定性。采用雙向伺服油缸，實現(xiàn)活塞在水平方向伸出和縮回。主機(jī)的前部采用反力架結(jié)構(gòu)，前夾頭座和油缸座之間為壓縮空間，方便對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。后夾頭座通過銷釘與框架固定，后夾頭座可在框架上左右移動，實現(xiàn)試驗空間的有級調(diào)整，滿足不同長度試樣的要求。
負(fù)荷傳感器測量試驗力，能夠有效地消除油缸活塞間的摩擦對試驗結(jié)果的影響，提高試驗的準(zhǔn)確度。根據(jù)鋼絲繩試驗的需要，試驗夾頭座采用楔形，并采用液壓夾持形式，這樣既可以滿足澆鑄試驗的要求，也可以滿足試樣直接夾持的需要。
鋼絲繩在破斷時會有碎屑崩出，為有效保護(hù)試驗人員的安全，試驗區(qū)域設(shè)有防護(hù)罩。防護(hù)罩通過導(dǎo)輪，可以在框架上前后移動。在試驗準(zhǔn)備階段可以將防護(hù)罩移除試驗區(qū)域，方便試樣的裝夾;在試驗過程中，將防護(hù)罩移動回試驗區(qū)域，對試驗人員進(jìn)行保護(hù)。
3.2液壓原理
油源系統(tǒng)采用差動回路，提高了活塞伸出的速度，在滿足試驗要求的情況下，可以最大限度地節(jié)約試驗的準(zhǔn)備時間。采用壓力跟隨系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力會隨負(fù)載的增加而增加，在小負(fù)荷下試驗時，系統(tǒng)壓力比較低，可以有效地節(jié)約能源。油源配置不大于5μm精密濾油器，并帶有報警功能，當(dāng)濾油器堵塞時報警提醒更換濾芯，以保證油液的潔凈度，使設(shè)備可靠穩(wěn)定地工作。油箱配電子式油溫、油位計，空氣濾清器等，并帶有油溫、液位、油阻保護(hù)與指示裝置，可以有效地監(jiān)控油源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
3.3拉伸試樣制備及附具
澆鑄法試樣制備是在距試樣兩端一個夾持長度處用軟鐵絲等材料牢固捆扎，去掉端頭捆扎絲，制成帚頭狀，將纖維芯切至捆扎處，用鉛錫合金或其它合金澆鑄成圓錐體。制備好試樣后，可使用如圖2所示的澆鑄式試驗附具進(jìn)行試驗。
圖2：澆鑄式試驗附具
纏繞法試樣制備是將試樣直接從鋼絲繩上截取，必要時兩端用鐵絲捆扎。夾具連接牢固后，將試驗鋼絲繩纏繞到繩輪上，兩端都鎖緊后，即可進(jìn)行試驗，如圖3所示。
圖3：纏繞式附具
套壓法試樣制備，先將試樣兩端用鐵絲捆扎再從鋼絲繩截取。去掉捆扎絲將試樣兩端穿入用低碳鋼、鋁合金或相關(guān)材料制成的套管中，套管頭內(nèi)壁應(yīng)倒角，再在壓力機(jī)上壓緊。直接夾持法試樣制備先將試驗段兩端用鐵絲捆扎再截取試樣，對于單股鋼絲繩或鋼絞線，端頭鋼絲可焊結(jié)在一起。套壓法和直接夾持法均可使用楔形鉗口進(jìn)行試驗，如圖4所示。
圖4：
楔形夾持鉗口
為方便索扣形式的鋼絲繩拉伸，可以配備插銷附具(見圖5)。
圖5：插銷式附具
3.4試驗過程及軟件
一般情況下，鋼絲繩試驗應(yīng)在10℃-35℃的室溫下進(jìn)行。試驗時應(yīng)平穩(wěn)拉伸，當(dāng)施加的拉力不大于鋼絲繩最小破斷拉力的80%時，試驗力可快速施加，而 后 應(yīng) 緩 慢 增 加，其 施 加 的 應(yīng) 力 速 率 約 為10MPa/s。
試驗過程采用電液伺服閉環(huán)控制方式，試驗軟件基于Windows XP操作平臺，具備可編程功能，等速率試驗力控制、等速率位移控制、試驗力保持、位移保持等多種試驗?zāi)Ｊ饺我饨M合，最大程度地滿足了各類試驗方法的要求，實現(xiàn)試驗需要的各類數(shù)據(jù)顯示、曲線繪制、數(shù)據(jù)處理及存儲打印等功能;通過計算機(jī)發(fā)出控制信號到伺服閥，控制伺服閥的開口和方向，從而控制進(jìn)入油缸的流量，實現(xiàn)等速試驗力、等速位移等的控制;配備試驗力、位移兩個閉環(huán)控制回路;具備完整的文件操作功能，如試驗報告、試驗參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)均可以文件方式存儲;主界面集試驗日常操作所有功能(如試樣信息錄入、試樣選擇、曲線繪制、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、試驗操作等)于一體，試驗操作簡易、快捷;可輸出數(shù)據(jù)到打印機(jī)打印試驗報告;系統(tǒng)分級管理，系統(tǒng)參數(shù)對專家級用戶全部開放，保證了系統(tǒng)使用靈活可靠。
3.5控制系統(tǒng)描述
電氣系統(tǒng)強(qiáng)弱分離，操作部分全部采用24V的安全電壓，確保操作人員的安全。電氣元件采用平面布局，外觀簡潔大方，操作簡易直觀，連接可靠;主要元器件采用進(jìn)口，如ABB、西門子和歐姆龍等知名品牌;電氣系統(tǒng)具有過載、過流等保護(hù)功能，采用自動冷卻、液位自動檢測、濾油器報警等技術(shù)，提高了系統(tǒng)智能化程度;電氣系統(tǒng)實現(xiàn)了伺服閥的遠(yuǎn)程遙控功能。電氣控制系統(tǒng)框圖見圖6。
圖6：電氣控制系統(tǒng)框圖
4.總結(jié)
臥式拉力試驗機(jī)的研制成功，為鋼絲繩力學(xué)性能檢測提供了理想的設(shè)備，也滿足GB/T8358-2006《鋼絲繩破斷拉伸試驗方法》規(guī)定的四種試驗方法的要求，并且能在這四種方法之間實現(xiàn)方便、快捷、靈活的轉(zhuǎn)換。同時也解決了較長的柔性及剛性材料、結(jié)構(gòu)件和成品件的拉伸試驗。也可根據(jù)用戶要求，增加特殊裝置進(jìn)行壓縮、彎曲等試驗。該試驗機(jī)用途廣泛，有較大的發(fā)展空間。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-12-24 瀏覽：