[发明专利]千米深井提升钢丝绳多轴微动腐蚀疲劳损伤监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种千米深井提升钢丝绳多轴微动腐蚀疲劳损伤监测装置及方法，该装置包括设在基架上的微动系统、拉‑扭疲劳系统和恒温腐蚀系统，恒温腐蚀系统包括耐腐蚀箱体、恒温控制系统、冷却系统、电化学腐蚀系统，微动系统包括上加载单元、下加载单元和疲劳钢丝，上加载单元包括配重块、耐腐蚀直线导轨、二维力传感器、耐腐蚀加载钢丝夹具、加载钢丝，下加载单元包括加载重块、耐腐蚀纤维绳索、导向支架、导向滑轮、耐腐蚀直线导轨、摩擦衬垫，拉‑扭疲劳系统包括角位移传感器、双轴电机、扭矩传感器、疲劳钢丝夹具、拉力传感器、电动缸。本发明可实现不同温度、腐蚀溶液PH值、多轴微动疲劳参数下千米深井提升钢丝绳的多轴微动腐蚀疲劳实验。

主权项

一种千米深井提升钢丝绳多轴微动腐蚀疲劳损伤监测装置，包括基架以及设置在基架上的微动系统、拉‑扭疲劳系统和恒温腐蚀系统；所述恒温腐蚀系统包括耐腐蚀箱体(14)、恒温控制系统、冷却系统、电化学腐蚀系统，耐腐蚀箱体(14)内注入腐蚀溶液，恒温控制系统包括加热元件(15)和温度控制柜(16)，加热元件(15)置于腐蚀溶液中并与温度控制柜(16)相连，冷却系统包括水泵(34)、水箱(49)和冷却水管(33)，水箱(49)通过水泵(34)与冷却水管(33)相连，冷却水管(33)缠绕于耐腐蚀箱体(14)周围，电化学腐蚀系统包括腐蚀液添加漏斗(26)、电化学工作站(20)、电极支架(23)和放液开关(11)，耐腐蚀箱体(14)设置可拆卸的腐蚀液添加漏斗(26)，电极支架(23)通过螺钉连接在耐腐蚀箱体(14)上，电化学工作站(20)的电极放置在电极支架(23)上，放液开关(11)设置在耐腐蚀箱体(14)底部；所述微动系统包括上加载单元、下加载单元和疲劳钢丝(27)，疲劳钢丝(27)穿过耐腐蚀箱体(14)两侧面的带孔密封圆柱A(43)、带孔密封圆柱B(55)，上加载单元包括配重块(37)、耐腐蚀直线导轨A、耐腐蚀L型板A(38)、二维力传感器(40)、耐腐蚀加载钢丝夹具、加载钢丝(53)，耐腐蚀直线导轨A设置在耐腐蚀箱体内的疲劳钢丝(27)上方，耐腐蚀直线导轨A包括导轨条A(42)、滑块A(59)、滑块B(58)，导轨条A(42)通过耐腐蚀螺钉固定在耐腐蚀箱体(14)内表面上，滑块A(59)和滑块B(58)设置在导轨条A(42)上，耐腐蚀L型板A(38)通过耐腐蚀螺钉连接耐腐蚀直线导轨A的滑块A(59)和滑块B(58)；配重块(37)设置在耐腐蚀L型板A(38)上，耐腐蚀L型板A(38)与二维力传感器(40)一端通过耐腐蚀螺钉连接，二维力传感器(40)另一端与耐腐蚀加载钢丝夹具通过螺栓连接，加载钢丝(53)固定在耐腐蚀加载钢丝夹具上，下加载单元包括加载重块A(50)、耐腐蚀纤维绳索A(51)、导向支架(32)、导向滑轮A(25)、导向滑轮B(24)、加载重块B(46)、耐腐蚀纤维绳索B(39)、导向滑轮C(13)、导向滑轮D(12)、耐腐蚀直线导轨B、耐腐蚀L型板B(47)、摩擦衬垫(44)、吊环B(45)、吊环A(52)，耐腐蚀直线导轨B设置在耐腐蚀箱体内的疲劳钢丝(27)下方，所述耐腐蚀直线导轨B包括导轨条B(48)、滑块C(57)，滑块D(56)、导轨条B(48)通过耐腐蚀螺钉固定在耐腐蚀箱体(14)内表面上,滑块C(57)和滑块D(56)设置在导轨条B(48)上，耐腐蚀L型板B(47)通过耐腐蚀螺钉连接耐腐蚀直线导轨B的滑块C(57)和滑块D(56)，摩擦衬垫(44)通过耐腐蚀螺钉连接耐腐蚀L型板B(47)，并且摩擦衬垫(44)上沿着疲劳钢丝(27)轴向方向设有半圆形凹槽，耐腐蚀纤维绳索A(51)一端连接加载重块A(50)，耐腐蚀纤维绳索A(51)另一端绕经导向支架(32)上的导向滑轮A(25)和导向滑轮B(24)后与耐腐蚀L型板B(47)一端的吊环A(52)相连，所述耐腐蚀纤维绳索B(39)一端连接加载重块B(46)，耐腐蚀纤维绳索B(39)另一端绕经导向支架(32)上的导向滑轮C(13)和导向滑轮D(12)后与耐腐蚀L型板B(47)另一端的吊环B(45)相连；所述拉‑扭疲劳系统包括角位移传感器(1)、联轴器A(3)、角位移传感器固定板(2)、双轴电机(4)、电机支座(5)、联轴器B(6)、轴A(8)、轴承座A(7)、扭矩传感器(9)、轴B(10)、轴承座B(28)、疲劳钢丝夹具A、疲劳钢丝夹具B、连接螺杆(17)、拉力传感器(18)、电动缸(19)，角位移传感器(1)与双轴电机(4)一端通过联轴器A(3)连接，双轴电机(4)另一端与轴A(8)一端通过联轴器B(6)连接,轴A(8)穿过轴承座A(7)内的轴承，轴A(8)另一端与扭矩传感器(9)一端通过螺栓连接,扭矩传感器(9)另一端通过轴B(10)与疲劳钢丝夹具A相连，轴B(10)穿过轴承座B(28)中的轴承，疲劳钢丝夹具A包括疲劳钢丝夹具固定端A(30)和夹板A(31)，通过疲劳钢丝夹具A夹持疲劳钢丝(27)一端,电动缸(19)螺纹杆与拉力传感器(18)一端连接，拉力传感器(18)另一端通过连接螺杆(17)与疲劳钢丝夹具B连接，疲劳钢丝夹具B包括疲劳钢丝夹具固定端B(21)和夹板B(22)，通过疲劳钢丝夹具B夹持疲劳钢丝(27)另一端；所述耐腐蚀加载钢丝夹具由半圆柱块(41)和方形板(54)通过螺钉连接而成，半圆柱块(41)的圆柱面上开有圆弧形槽(61)用以嵌入加载钢丝(53)，加载钢丝(53)从半圆柱块(41)柱面两侧穿过方形板(54)上的通孔(62)，并被方形板(54)两侧的耐腐蚀螺钉固定住；方形板(54)上对称设有弧形孔槽(60)，半圆柱块(41)可以沿弧形孔槽(60)旋转，通过耐腐蚀螺钉将半圆柱块(41)固定在弧形孔槽(60)不同位置处。