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

雙幅板組合滑輪結(jié)構(gòu)及測(cè)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(guò)翻邊4與輪轂5結(jié)合，同時(shí)，圓盤形幅板的圓周上開(kāi)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(gè)鋼制輪體。輪緣1是具有開(kāi)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(bào)廢后，只需更換輪緣，這尼龍輪緣對(duì)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(kāi)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(kāi)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(yàn)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(gè)mm

根據(jù)試驗(yàn)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(jí)加載，其目的是為了檢查和測(cè)量滑輪在輕載和滿載條件下的應(yīng)力和技術(shù)狀況。

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

應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(cè)試結(jié)果時(shí)，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(gè)層次。

測(cè)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(duì)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(kāi)口的地方。

如果試驗(yàn)滑輪的輪幅上沒(méi)有圓孔，尼龍輪緣上沒(méi)有開(kāi)口，應(yīng)該說(shuō)這5個(gè)測(cè)點(diǎn)的受力情況應(yīng)基本一樣。正因?yàn)榇嬖谏鲜銮闆r，所以測(cè)試結(jié)果就不同了，H₅與H₇相比，因?yàn)?/span>H₅布置在緊靠尼龍輪緣的開(kāi)口上，它受到一個(gè)集中力的影響，無(wú)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?yàn)?/span>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(cè)試結(jié)果也表明了這一點(diǎn)。例如，H₉無(wú)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?yàn)閷?duì)H₂的測(cè)試結(jié)果有疑問(wèn)，所以對(duì)H₂進(jìn)行了兩次貼片，多次測(cè)試，其結(jié)果都是一樣。對(duì)于這種異常情況，我們從H₂、H₅和H₇、H₉測(cè)點(diǎn)處繩槽在滿載時(shí)的張開(kāi)量上找原因，滿載時(shí)，H₅、H₇和H₉位置的繩槽張開(kāi)量為0.2mm。H₂位置的張開(kāi)量為0.25mm。說(shuō)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(gè)較為合理地解釋，*好再做一只和試驗(yàn)滑輪*一樣的滑輪，尼龍開(kāi)口位置也*相同，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)就清楚了。

H₆本應(yīng)粘貼在輪幅圓孔輪緣之間的輪幅上，因?yàn)檫@里沒(méi)有位置貼片，我們只好偏斜一個(gè)位置貼應(yīng)變片H₆，它和H₈同在一個(gè)圓周上。試驗(yàn)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(zhǎng)條單獨(dú)取出來(lái)，他就是一個(gè)壓彎組合的懸臂梁，其根部的剪應(yīng)力*大。H₆接近這個(gè)位置，基本反應(yīng)原來(lái)位置的受力情況。而H₈與它有所區(qū)別，所以H₆無(wú)論在何情況下加載，應(yīng)力值都在86MPa左右，H₈只有75MPa左右。測(cè)試結(jié)果與理論分析基本上一致的。

A、D、F這三個(gè)測(cè)點(diǎn)與空鉚管的圓心同在一個(gè)圓周上，都是應(yīng)變花，如果沒(méi)有尼龍輪緣的開(kāi)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(gè)測(cè)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(kāi)口上，也就是說(shuō)鋼絲繩對(duì)輪緣的壓力沒(méi)有直接傳遞到應(yīng)變花A上。所以無(wú)論在何種工況下加載，A點(diǎn)的三個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)力值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于D和F相對(duì)應(yīng)的三個(gè)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?yàn)檩喎前褰Y(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，再就是鉚管與幅板鉚接時(shí)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(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值在幅板上是相對(duì)較小的，這與它所處的位置有關(guān)。

測(cè)點(diǎn)B、C、F同處一個(gè)圓周上，緊靠輪轂附近。理論和測(cè)試結(jié)果都表明這個(gè)部位也是滑輪輪幅上受力較大的地方。但是，由于這三個(gè)點(diǎn)又處于不同的直徑上，所以它們的測(cè)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(duì)著尼龍輪緣的開(kāi)口，只有當(dāng)H₅在垂直位置加載時(shí)，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(duì)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(cè)試值都大于C點(diǎn)的值。其原因就是C點(diǎn)處在與通過(guò)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(lái)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(duì)較小，測(cè)試結(jié)果也充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

由于試驗(yàn)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(jí)加載中，有的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值不呈線性變化。但是所有測(cè)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(shí)，位于幅板繩槽根部的測(cè)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(yàn)中無(wú)變形、檢脫、異常聲響等情況。能滿足各類鋼絲繩驅(qū)動(dòng)的工作需要。

以上就是雙幅板組合滑輪應(yīng)力測(cè)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。