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某廠家新研發(fā)一種新型雙幅板組合滑輪，為了驗證雙幅板組合滑輪的安全性和可靠性，工廠制作了一個實(shí)驗滑輪，委托南京聚航科技有限公司對其進(jìn)行應(yīng)力測試試驗。

雙幅板組合滑輪結(jié)構(gòu)及測點(diǎn)位置介紹

雙幅板組合滑輪結(jié)構(gòu)如下圖所示，其兩塊鋼質(zhì)圓盤形幅板通過翻邊4與輪轂5結(jié)合，同時，圓盤形幅板的圓周上開有一定數(shù)量的鉚管孔，由空心鉚管6將兩塊圓盤形幅板2牢固地鉚在一起，組合成為一個鋼制輪體。輪緣1是具有開口的尼龍圓環(huán)，其截面呈楔形，嵌入兩幅板構(gòu)成的凹槽內(nèi)，由于自鎖作用，輪緣1不需要緊固件緊固而牢靠地固定在輪體上，更換方便，輪緣被鋼絲繩磨損報廢后，只需更換輪緣，這尼龍輪緣對鋼絲繩的磨損比鋼質(zhì)輪緣要小得多，這就大大提高了鋼絲繩和滑輪的壽命。

雙幅板組合滑輪的輪幅截面中兩塊幅板2經(jīng)壓制呈“A"形，不同于“1"形開口截面，是一種閉口截面。在相同載荷作用下，在“A"形截面上產(chǎn)生的*大剪應(yīng)力、約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力小于“1"形開口截面，因此“A"形截面的滑輪整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性好于“1"形截面的滑輪。由于應(yīng)力小，滑輪的幅板厚度就可減小，從而減小滑輪的自重。

試驗滑輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下;

繩槽底徑：D=480mm

滑輪外徑:D₁=580mm

輪轂孔徑：d=85mm

輪緣寬度：b=85mm

尼龍輪緣寬度：w=65mm

鉚管數(shù)量：9個mm

根據(jù)試驗滑輪繩槽半徑，選用加載鋼絲繩直徑為28.5mm，取鋼絲繩的安全系數(shù)n=6，鋼絲繩的破斷張力T_b=473.45KN，額定張力約8t。取4t和8t兩級加載，其目的是為了檢查和測量滑輪在輕載和滿載條件下的應(yīng)力和技術(shù)狀況。

試驗工況是當(dāng)測點(diǎn)H₂、H₅、H₇、H₉分別在垂直位置時加載試驗。目的是考核在同一位置和不在同一位置加載時各測點(diǎn)的應(yīng)力和技術(shù)狀況。

應(yīng)力測試結(jié)果分析

因為實(shí)驗滑輪是雙幅板組合滑輪，也是板結(jié)構(gòu)，受力情況復(fù)雜，所以我們分析應(yīng)力測試結(jié)果時，結(jié)構(gòu)上是從輪轂到輪幅，受力方向上是從滑輪的圓周方向到滑輪的直徑方向4個層次。

測點(diǎn)H₁、H₂、H₉在輪幅圓孔的正上方，H₁在滑輪的另一側(cè)，位置與H₂相對應(yīng)，H₅和H₇分別布置在兩鉚管孔圓心連線的中垂線上。H₅布置在緊靠尼龍輪緣開口的地方。

如果試驗滑輪的輪幅上沒有圓孔，尼龍輪緣上沒有開口，應(yīng)該說這5個測點(diǎn)的受力情況應(yīng)基本一樣。正因為存在上述情況，所以測試結(jié)果就不同了，H₅與H₇相比，因為H₅布置在緊靠尼龍輪緣的開口上，它受到一個集中力的影響，無論在哪種情況下加載，H₅點(diǎn)的應(yīng)力值都要比H₇點(diǎn)大一倍甚至更多。H₅、H₇和H₂、H₉相比，因為H₂、H₉布置在鉚管孔的正上方，由于鉚管孔的存在，大大削弱了這里的強(qiáng)度，測試結(jié)果也表明了這一點(diǎn)。例如，H₉無論在何種情況下加載，它的應(yīng)力值都在48MPa左右，而H₅點(diǎn)應(yīng)力值只有16MPa左右，H₇點(diǎn)應(yīng)力值則更小，但H₂點(diǎn)的應(yīng)力值卻達(dá)到139.2MPa。因為對H₂的測試結(jié)果有疑問，所以對H₂進(jìn)行了兩次貼片，多次測試，其結(jié)果都是一樣。對于這種異常情況，我們從H₂、H₅和H₇、H₉測點(diǎn)處繩槽在滿載時的張開量上找原因，滿載時，H₅、H₇和H₉位置的繩槽張開量為0.2mm。H₂位置的張開量為0.25mm。說明H₂處的剛度較差。這可能是造成H₂應(yīng)力異常的直接原因。如果想要一個較為合理地解釋，*好再做一只和試驗滑輪*一樣的滑輪，尼龍開口位置也*相同，進(jìn)行對比試驗就清楚了。

H₆本應(yīng)粘貼在輪幅圓孔輪緣之間的輪幅上，因為這里沒有位置貼片，我們只好偏斜一個位置貼應(yīng)變片H₆，它和H₈同在一個圓周上。試驗滑輪是組合式的，由兩片組合而成的輪幅上的圓孔是空心鉚管的孔。我們把在滑輪與鉚管孔同直線、鉚管到輪緣這一狹長條單獨(dú)取出來，他就是一個壓彎組合的懸臂梁，其根部的剪應(yīng)力*大。H₆接近這個位置，基本反應(yīng)原來位置的受力情況。而H₈與它有所區(qū)別，所以H₆無論在何情況下加載，應(yīng)力值都在86MPa左右，H₈只有75MPa左右。測試結(jié)果與理論分析基本上一致的。

A、D、F這三個測點(diǎn)與空鉚管的圓心同在一個圓周上，都是應(yīng)變花，如果沒有尼龍輪緣的開口，鉚管的外壁與輪幅都是同樣均勻地緊密結(jié)合，則這三個測點(diǎn)的應(yīng)力值都應(yīng)相同或者接近。但是應(yīng)變花A是粘貼在尼龍輪緣的開口上，也就是說鋼絲繩對輪緣的壓力沒有直接傳遞到應(yīng)變花A上。所以無論在何種工況下加載，A點(diǎn)的三個應(yīng)變片的應(yīng)力值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于D和F相對應(yīng)的三個應(yīng)變片的應(yīng)力值。D和F的應(yīng)力值也有差異，但不是很大。造成差異的原因可能是因為輪幅是板結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，再就是鉚管與幅板鉚接時鉚管外壁與幅板配合的間隙沿圓周都不盡相同。

A、D、F這三個測點(diǎn)應(yīng)力值在幅板上是相對較小的，這與它所處的位置有關(guān)。

測點(diǎn)B、C、F同處一個圓周上，緊靠輪轂附近。理論和測試結(jié)果都表明這個部位也是滑輪輪幅上受力較大的地方。但是，由于這三個點(diǎn)又處于不同的直徑上，所以它們的測量值又有很大的差異。B應(yīng)變花處在與A同一直徑上，正對著尼龍輪緣的開口，只有當(dāng)H₅在垂直位置加載時，應(yīng)變花B的1、2、3片的應(yīng)力值才稍微大于C和E所對應(yīng)的應(yīng)變片的應(yīng)力值。其他工況下，均大大小于C和E的值。C和E相比較，除H₅在垂直位置加載以外的任何工況，E點(diǎn)的測試值都大于C點(diǎn)的值。其原因就是C點(diǎn)處在與通過鉚管中心的直徑上，力的傳遞因空心鉚管而有所減弱。

此外，從滑輪的直徑方向來看，滑輪輪幅的受力情況，組合滑輪的結(jié)構(gòu)決定了滑輪輪幅在直徑方向靠近輪緣和輪轂處的應(yīng)力值*大，而處于與鉚管中心同一圓周上附近的應(yīng)力相對較小，測試結(jié)果也充分說明了這一點(diǎn)。

結(jié)語

由于試驗滑輪是組合結(jié)構(gòu)，受載后結(jié)構(gòu)體內(nèi)的應(yīng)力變化與載荷分布較為復(fù)雜，從4t到8t的兩級加載中，有的測點(diǎn)應(yīng)力值不呈線性變化。但是所有測點(diǎn)的應(yīng)力值均小于Q23J鋼的許用應(yīng)力值[σ]，當(dāng)載荷為10*%額定載荷時，位于幅板繩槽根部的測點(diǎn)H₂處*大應(yīng)力雖已達(dá)139.2MPa，但仍小于材料的許用應(yīng)力值[σ]。所以廠家這種雙幅板組合滑輪的承載能力滿足安全性能要求，尼龍輪緣與輪體結(jié)合牢固，試驗中無變形、檢脫、異常聲響等情況。能滿足各類鋼絲繩驅(qū)動的工作需要。

以上就是雙幅板組合滑輪應(yīng)力測試介紹，如果想要了解更多詳情，可咨詢南京聚航科技有限公司，我們歡迎您的聯(lián)系。