新型免维护双腹板滑轮动载性能试验与分析( 二 ) _小知识

同时，本新型免维护滑轮参照乘用车设计理念，使得滑轮轴与滑轮轮毂之间达成零间隙，腔内充满润滑脂，排除空腔状态，直接隔绝因为空气等交换带来的粉尘烟雾对滑轮内部结构材料的破坏与污染。同时按照10a 寿命选择润滑油，通过在锂基润滑油内增加添加剂，提升其附着力以及稳定性。滑轮在精选滚动轴承后在出厂前直接进行一次性注油处理，在之后的使用中并不需要进行定周期维护，润滑效果较为理想。且所设计新型滑轮经过5 a 使用，目前使用情况良好。

2 试验装置设计
为了验证所设计新型滑轮的性能以及承载能力，分析其在多种工况下的应力分布，设计了相应的试验装置，如图2 所示。

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图 2 试验装置
实验装置基本工作原理是利用液压油缸的伸缩以及杠杆作用调节两滑轮的中心距离，闭合钢丝绳受拉通过紧贴试验滑轮对其进行施压，通过液压系统控制调节对滑轮进行载荷加载调节，其原理简图如图3 所示。驱动装置驱动滑轮旋转，以达到动载试验要求。通过液压缸的压力计数器进行读数并控制施加载荷大小保持在试验要求水平，同时提高了试验的效率。

3 静动载试验研究
进行试验是为了试验本新型滑轮在额定静载荷和额定动载荷运转时某些特定测点的应力分布，通过定量的数据分析，以确定滑轮在使用过程中的安全与可靠。

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图 3 试验装置原理简图
3.1 试验布置与工况
试验测点布置及其编号如图4 所示，布置了四处测点，其均分布腹板上，具体为靠近绳槽处（1 号测点），靠近腹板孔处（2 号测点）、靠近轮毂处（3 号、4 号测点）。

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图 4 测点布置
试验设计了四种工况进行加载，即分别由静载、动载，滑轮相对钢丝绳无偏角、5°偏角四种因素排列组成。钢丝绳均将拉力从0 加载至单绳1 200 kN 。首先每次加载200 kN ，直至加载至800 kN ，继而每次加载100 kN达到1 200kN ，每次加载均保持一段时间，卸载则与加载过程相反。

3.2 试验结果与分析
1）应力与载荷的线性关系以静载无偏角工况下2号测点的应力变化情况为例，钢丝绳拉力达到200 kN、400 kN、600 kN、800 kN 时， 2 号测点切向应力值依次为19.21 MPa、37.18 MPa、55.19 MPa、72.47 MPa ，由图5 可见，应力结果与载荷呈现了很好的线性关系。

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图 5 钢丝绳无偏角工况测点2 切向应力时程曲线
由所呈现的线性关系可知，在试验承受所设计四种工况下的载荷时，本设计的新型滑轮的材料始终处于线弹性范围，且未发现腹板与绳槽出现失稳现象。

2）滑轮应力分布通过试验采集对应测点的应变数据，可以得到新型滑轮在四种工况下每个测点的三个方向应力，由于仅凭测点的径向、轴向应力值无法较为直观地评估其应力状态[7] ，因此通过Matlab 程序结合应变花计算公式得到各测点应力时程曲线，即得到各测点的von Mises 应力。

其中经程序后处理过的静载无偏角工况下各测点应力时程曲线如图所示。

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图 6 钢丝绳单绳拉力120 t（静载无偏角）时各测点应力时程曲线
此种工况下，有限元计算模型的各测点应力云图如图7 所示，其各测点对照见表1 。

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图 7 滑轮静载无偏角有限元应力云图

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由表1 可知，各测点试验所得的von Mises 应力与有限元计算模型误差均控制在13% 以内，这也体现了试验与计算模型的统一性以及合理性。