RU2692968C1 - Прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине - Google Patents
Прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692968C1 RU2692968C1 RU2018121089A RU2018121089A RU2692968C1 RU 2692968 C1 RU2692968 C1 RU 2692968C1 RU 2018121089 A RU2018121089 A RU 2018121089A RU 2018121089 A RU2018121089 A RU 2018121089A RU 2692968 C1 RU2692968 C1 RU 2692968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drum
- shaped
- cable
- strain gauges
- groove
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 41
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
- B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
- B66D1/28—Other constructional details
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
- B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
- B66D1/54—Safety gear
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
- B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
- B66D1/60—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Electric Cable Installation (AREA)
Abstract
Прибор контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине включает в себя опорную систему, систему наматывания, систему контроля динамической нагрузки и систему контроля растяжения. Система наматывания состоит из электродвигателя, который соединен с ведущим валом с помощью редуктора. К ведущему валу примыкает диск с фланцем, который крепится с помощью двойного барабана, закрепленного на ведущем валу на муфту. По обеим сторонам двойного барабана закреплены фрикционные колеса, к которым с одной стороны крепятся дисковые тормоза (2, 3), а на выемку двойного барабана намотан стальной трос (4) не менее чем в два слоя. Система контроля динамической нагрузки состоит из барабанного серводвигателя (8), резьбовой шток которого соединен с зажимом троса (6) с помощью S-образного тензодатчика (7), при этом один конец троса (4) проходит сквозь зажим (6) и фиксируется там. В конструкции выемки и перегородки двойного барабана (16) предусмотрены U-образные сквозные пазы, к внутренней стороне которых прикреплены тензометры. Прибор используется в методе контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане для слежения за динамическими напряжениями, образующимися в стальном тросе в области поверхности двойного барабана и перегородки, в режиме реального времени. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к приборам и методам контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине для расчета динамических контактных напряжений, образующихся в многослойном витом стальном тросе, намотанном не менее чем в два слоя, в области поверхности контакта с барабаном и его перегородкой в составе системы наматывающего барабана шахтной подъемной установки.
Существующий уровень техники
Шахтная подъемная установка предназначена для подъема добытых ископаемых, а также подъема и спуска рабочих, оборудования и необходимых средств по шахтному стволу. Это важное звено производственного процесса связывает наземный фронт работ с забоем. Подземные залежи каменного угля в Китае простираются на сотни километров и составляют 53% от всех разведанных запасов каменного угля в мире. Поэтому особое внимание привлекают к себе способы и оборудование для разработки сверхглубоких скважин. Подъемные работы в сверхглубокой скважине обычно выполняются с использованием многоканатных подъемных установок со шкивами трения и системы наматывающих барабанов. Тем не менее, согласно новым стандартам действующие сейчас в Китае многоканатные установки со шкивами трения не рекомендованы для применения в шахтных стволах глубиной свыше 1200 метров. В системе наматывающих барабанов применяется намотка в один слой, а грузоподъемность троса обеспечивается за счет увеличения диаметра и длины окружности барабана. Эффективность такого решения ограничена. Для того, чтобы действительно повысить грузоподъемность троса на несколько порядков, его следует наматывать в несколько слоев. Согласно Правилам техники безопасности для работы в угольных шахтах, принятым Правительством КНР, для подъема или спуска грузов по вертикальному шахтному стволу трос наматывают на барабан не менее чем в два слоя, а Требования к охране труда и технике безопасности на производстве, принятые правительством провинции Онтарио (Канада) гласят, что максимальное количество слоев намотки стального троса при использовании барабана со спиральной выемкой не должно превышать трех. Основные детали наматывающего барабана – ведущий вал, корпус барабана (барабан с гладкой поверхностью, барабан со спиральной выемкой, двойной барабан), стальной трос, подъемная клеть, головной шкив и тормоз. С одного конца трос крепится к барабану и наматывается на него, а другой конец проходит через головной шкив и удерживает подъемную клеть. Намотка или размотка троса и, следовательно, подъем/опускание клети осуществляется посредством вращения барабана по часовой стрелке или против часовой стрелки. По сравнению с барабанами других типов, двойной барабан позволяет не только сделать подъемный механизм более компактным, но и существенно продлить срок службы троса. Двойной барабан, таким образом, можно считать ключевым элементом подъемного механизма, на который приходится основная нагрузка и силовое напряжение, а его выход из строя имеет значительные экономические последствия и может привести к повреждению оборудования и травмам.
При выполнении подъемных работ в шахтном стволе стальной трос наматывают на барабан, в результате чего клеть с грузом поднимается. Ускорение, замедление и движение с постоянной скоростью, а также растяжение троса со временем приводит к тому, что подъемная установка внутри шахтного ствола постоянно подвергается горизонтальным и вертикальным вибрациям, а на трос действует динамическая нагрузка. В результате, между первым слоем намотки троса и поверхностью двойного барабана, а также между восходящими отрезками троса в разных слоях намотки и перегородкой барабана возникает динамическое контактное напряжение. При намотке троса на двойной барабан в несколько слоев радиальное давление, образующееся в процессе намотки первого слоя на поверхность двойного барабана, и осевое усилие от восходящих отрезков троса в разных слоях намотки, действующее на перегородку барабана, могут привести к образованию усталостных повреждений (деформации, трещинам и разломам корпуса барабана и перегородки), что значительно сокращает срок службы подъемной установки и может привести к авариям. Поэтому в настоящем документе предлагаются прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине для расчета динамических контактных напряжений, образующихся в многослойном витом стальном тросе, намотанном не менее чем в два слоя, в области поверхности контакта с барабаном и его перегородкой в составе системы наматывающего барабана шахтной подъемной установки. Также описание настоящего прибора и метода может представлять собой обширный массив теоретических данных, позволяющих лучше понять механизм отказа системы при усталостных повреждениях двойного барабана и спрогнозировать срок его службы.
Ниже приводится краткое описание экспериментальных приборов, относящихся к барабанам подъемных установок: В патенте № CN201310398365.X раскрывается прибор для моделирования гидравлической нагрузки для шахтных подъемных установок, согласно которому барабан основного подъемного механизма соединен с тросом, намотанным на соседний барабан механизма моделирования гидравлической нагрузки, через трос, намотанный на барабан исследуемого механизма, в результате чего на исследуемый механизм оказывается постоянная нагрузка и создается крутящий момент в соответствии с фактическими условиями работы. В патенте № CN201410528414.1 раскрывается стенд для испытания и метод испытаний подъемной системы для сверхглубоких скважин, который позволяет определить такие важные параметры, как растяжение троса, давление на барабан и местоположение подъемной клети. В патенте № CN201520661617.8 раскрывается прибор для нагрузочного испытания барабана, согласно которому приводная и нагрузочная части соединяются с группой приводных устройств для проведения нагрузочных испытаний различных типов барабанов. Однако устройства, раскрытые в указанных патентах, не позволяют определить динамическое контактное напряжение, действующее на барабан в результате контакта с несколькими слоями намотанного троса, и на перегородку барабана в результате динамической нагрузки от троса.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача: Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы сгладить недостатки существующего уровня техники, для чего предлагаются прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине для расчета динамических контактных напряжений, образующихся в многослойном витом стальном тросе, намотанном не менее чем в два слоя, в области поверхности контакта с барабаном и его перегородкой в составе системы наматывающего барабана шахтной подъемной установки.
Техническая задача в рамках настоящего изобретения решается следующим образом: Прибор контроля динамического контактного напряжения между барабаном и несколькими слоями намотки троса включает в себя опорную систему, систему наматывания, систему контроля динамической нагрузки и систему контроля растяжения.
Опорная система состоит из нижней пластины и закрепленной на ней опоры барабанного серводвигателя.
Система наматывания состоит из электродвигателя, высокоскоростной муфты, редуктора, низкоскоростной муфты, первой опоры подшипника, первого фрикционного колеса, первого дискового тормоза, второго дискового тормоза, ведущего вала, двойного барабана, второго фрикционного колеса, третьего дискового тормоза, четвертого дискового тормоза, второй опоры подшипника и стального троса, при этом электродвигатель крепится к нижней пластине, его выходной вал - к входному концу редуктора с помощью высокоскоростной муфты, а выходной вал редуктора – к торцу ведущего вала с помощью низкоскоростной муфты; оба конца ведущего вала крепятся на подшипники в первой и второй опорах подшипника, соответственно, при этом первая опора подшипника и вторая опора подшипника закреплены на нижней пластине на специальное крепление. На ведущем валу имеются два диска с фланцем, которые крепятся к двойному барабану, с помощью соединительной муфты, при этом первое фрикционное колесо и второе фрикционное колесо располагаются по обеим сторонам двойного барабана, первый дисковый тормоз и второй дисковый тормоз крепятся к нижней пластине со стороны первого фрикционного колеса, а третий дисковый тормоз и четвертый дисковый тормоз – со стороны второго фрикционного колеса, при этом стальной трос намотан на выемку на двойном барабане не менее чем в два слоя.
Система контроля динамической нагрузки состоит из барабанного серводвигателя, S-образного тензодатчика, зажима троса и U-образного фиксатора троса, при этом барабанный серводвигатель закреплен на опоре серводвигателя, а его резьбовой шток соединен с одним концом S-образного тензодатчика, при этом другой конец S-образного тензодатчика соединен с зажимом троса, сквозь который проходит один конец троса, который фиксируется с помощью U-образного фиксатора.
Система контроля растяжения состоит из первой группы тензометров (23), второй группы тензометров (25), третьей группы тензометров (27), четвертой группы тензометров (29), тензометров со стороны перегородки, второго U-образного сквозного паза (24), четвертого U-образного сквозного паза (28), первого U-образного сквозного паза (22) и третьего U-образного сквозного паза (26), выходящих на прямолинейные отрезки выемки двойного барабана (16), U-образных сквозных пазов, выходящих на перегородку двойного барабана (16), при этом первая группа тензометров (23) крепится к внутренней стенке первого U-образного сквозного паза (22), вторая группа тензометров (25) - к внутренней стенке второго U-образного сквозного паза (24), третья группа тензометров (27) - к внутренней стенке третьего U-образного сквозного паза (26), четвертая группа тензометров (29) - к внутренней стенке четвертого U-образного сквозного паза (28), группа тензометров со стороны перегородки – к внутренним стенкам соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки, при этом количество тензометров со стороны перегородки равно количеству слоев намотки троса (4), а каждый тензометр со стороны перегородки соответствует одному слою намотки троса.
Также первый U-образный сквозной паз, второй U-образный сквозной паз, третий U-образный сквозной паз и четвертый U-образный сквозной паз располагаются параллельно оси двойного барабана.
Метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине согласно вышеприведенному описанию прибора контроля включает в себя следующие этапы:
а) закрепление всех групп тензометров на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов и всех тензометров со стороны перегородки на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки;
б) выбор троса нужной длины, пропускание одного конца троса через зажим и крепление его U-образным фиксатором;
в) включение электродвигателя с помощью пульта дистанционного управления, намотка троса на двойной барабан, отключение электродвигателя, когда трос будет намотан на барабан в нужное количество слоев, включение дисковых тормозов, чтобы остановить движение двойного барабана с помощью фрикционных колес, управление горизонтальным движением барабанного сервопривода с компьютера так, чтобы приложить к тросу заданную усталостную нагрузку или напряжение отказа;
г) задание переменного значения амплитуды смещения барабанного сервопривода 9 с программы компьютерного управления для приложения к стальному тросу динамической переменной нагрузки; моделирование динамического напряжения между тросом и поверхностью двойного барабана и перегородки путем имитации процесса подъема троса в динамике; включение источника питания и запитывание электродвигателя, барабанного сервопривода, S-образного тензодатчика, первой группы тензометров, второй группы тензометров, третий группы тензометров, четвертой группы тензометров, тензометров со стороны перегородки в процессе моделирования динамического напряжения между тросом и поверхностью двойного барабана и перегородки путем имитации процесса подъема троса в динамике; регистрация изменения динамической нагрузки на стальной трос с помощью S-образного тензодатчика; регистрация динамического напряжения между тросом и поверхностью двойного барабана с помощью групп тензометров; регистрация динамического напряжения между различными слоями намотки троса на перегородку двойного барабана с помощью тензометров со стороны перегородки;
д) изменение количества слоев намотки троса и значения амплитуды смещения барабанного сервопривода для моделирования динамического контактного напряжения между тросом и поверхностью двойного барабана и его перегородки для различного количества слоев намотки при различной динамической нагрузке.
Полезный эффект: Настоящее изобретение позволяет осуществлять контроль в динамике контактного напряжения между первым слоем намотки троса и поверхностью двойного барабана и между различными слоями намотри троса и перегородкой барабана при использовании подъемного устройства в сверхглубокой скважине, где условия работы подразумевают постоянную меняющуюся динамическую нагрузку на трос и изменение количества слоев намотки троса на барабан. Предлагается эффективное устройство для проведения испытаний и исследования усталостных повреждений двойного барабана и троса подъемных устройств при работе в сверхглубоких скважинах при различных условиях. Изобретение может широко применяться для расчета срока службы двойного барабана и троса подъемных устройств при работе в сверхглубоких скважинах и сбора важных данных для разработки правил техники безопасности подъемных работ на сверхглубоких скважинах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 представляет собой вид устройства спереди согласно изобретению;
Фигура 2 представляет собой вид Фигуры А в разрезе А-А;
Фигура 3 представляет собой вид Фигуры А в разрезе B-B;
Фигура 4 представляет собой вид двойного барабана спереди;
Фигура 5 представляет собой частично увеличенную схему детали IV, отмеченной на Фигуре 4;
Фигура 6 представляет собой развернутый вид двойного барабана;
Фигура 7 представляет собой вид Фигуры 4 в направлении С, соответствующей «третьим» позициям;
Фигура 8 представляет собой частично увеличенную схему детали I, отмеченной на Фигуре 7;
Фигура 9 представляет собой частично увеличенную схему детали III, отмеченной на Фигуре 7;
Фигура 10 представляет собой вид Фигуры 4 в направлении D, соответствующей «четвертым» позициям;
Фигура 11 представляет собой частично увеличенную схему детали II, отмеченной на Фигуре 10.
На чертежах:
1. нижняя пластина;
2. четвертый дисковый тормоз;
3. третий дисковый тормоз;
4. стальной трос;
5. U-образный фиксатор троса;
6. зажим троса;
7. S-образный тензодатчик;
8. барабанный сервопривод;
9. опора барабанного сервопривода;
10. электродвигатель;
11. высокоскоростная муфта;
12. редуктор;
13. низкоскоростная муфта;
14. первая опора подшипника;
15. первое фрикционное колесо;
16. двойной барабан;
17. второе фрикционное колесо;
18. ведущий вал;
19. вторая опора подшипника;
20. первый дисковый тормоз;
21. второй дисковый тормоз;
22. первый U-образный сквозной паз;
23. первая группа тензометров;
24. второй U-образный сквозной паз;
25 вторая группа тензометров;
26. третий U-образный сквозной паз;
27. третья группа тензометров;
28. четвертый U-образный сквозной паз;
29. четвертая группа тензометров;
30. пятый U-образный сквозной паз;
31. пятый тензометр;
32. шестой U-образный сквозной паз;
33. шестой тензометр;
34. седьмой U-образный сквозной паз;
35. седьмой тензометр.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи.
Как показано на Фигурах 1-11, прибор контроля динамического контактного напряжения между барабаном и несколькими слоями намотки троса включает в себя опорную систему, систему наматывания, систему контроля динамической нагрузки и систему контроля растяжения.
Опорная система состоит из нижней пластины 1 и закрепленной на ней опоры барабанного серводвигателя 9.
Система наматывания состоит из электродвигателя 10, высокоскоростной муфты 11, редуктора 12, низкоскоростной муфты 13, первой опоры подшипника 14, первого фрикционного колеса 15, первого дискового тормоза 20, второго дискового тормоза 21, ведущего вала 18, двойного барабана 16, второго фрикционного колеса 17, третьего дискового тормоза 3, четвертого дискового тормоза 2, второй опоры подшипника 19 и стального троса 4, при этом электродвигатель 10 крепится к нижней пластине 1, его выходной вал - к входному концу редуктора 12 с помощью высокоскоростной муфты 11, а выходной вал редуктора 12 – к торцу ведущего вала 18 с помощью низкоскоростной муфты 13; оба конца ведущего вала 18 крепятся на подшипники в первых и вторых опорах подшипника 14 и 19, соответственно, при этом первая опора подшипника 14 и вторая опора подшипника 19 закреплены на нижней пластине 1 на крепление. На ведущем валу 18 имеются два диска с фланцем, которые крепятся к двойному барабану 16 с помощью соединительной муфты, при этом первое фрикционное колесо 15 и второе фрикционное колесо 17 располагаются по обеим сторонам двойного барабана 16 и закреплены на высокопрочные болты, первый дисковый тормоз 20 и второй дисковый тормоз 21 крепятся к нижней пластине со стороны первого фрикционного колеса 15, а третий дисковый тормоз 3 и четвертый дисковый тормоз 2 – со стороны второго фрикционного колеса 17, при этом стальной трос 4 намотан на выемку на двойном барабане 16 не менее чем в два слоя.
Система контроля динамической нагрузки состоит из барабанного серводвигателя 8, S-образного тензодатчика 7, зажима троса 6 и U-образного фиксатора троса 5, при этом барабанный серводвигатель 8 закреплен на опоре серводвигателя 9, а его резьбовой шток соединен с одним концом S-образного тензодатчика 7, при этом другой конец S-образного тензодатчика 7 соединен с зажимом троса 6, сквозь который проходит один конец троса 4, который фиксируется с помощью U-образного фиксатора 5.
Система контроля растяжения состоит из первой группы тензометров (23), второй группы тензометров (25), третьей группы тензометров (27), четвертой группы тензометров (29), тензометров со стороны перегородки, второго U-образного сквозного паз (24), четвертого U-образного сквозного паза (28), первого U-образного сквозного паза (22) и третьего U-образного сквозного паза С (26), выходящих на прямолинейные отрезки выемки двойного барабана (16), U-образных сквозных пазов, выходящих на перегородку двойного барабана (16), при этом первая группа тензометров (23) крепится к внутренней стенке первого U-образного сквозного паза (22), вторая группа тензометров (25) - к внутренней стенке второго U-образного сквозного паза (24), третья группа тензометров (27) - к внутренней стенке третьего U-образного сквозного паза (26), четвертая группа тензометров (29) - к внутренней стенке четвертого U-образного сквозного паза (28), группа тензометров со стороны перегородки – к внутренним стенкам соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки, при этом количество тензометров со стороны перегородки равно количеству слоев намотки троса (4), а каждый тензометр со стороны перегородки соответствует одному слою намотки.
В настоящем варианте осуществления стальной трос 4 намотан в три слоя. Предусмотрено три U-образных сквозных паза со стороны перегородки: пятый U-образный сквозной паз 30, шестой U-образный сквозной паз 32 и седьмой U-образный сквозной паз 34. Осуществление включает в себя три тензометра со стороны перегородки: пятый тензометр 31, который крепится к внутренней стенке пятого U-образного сквозного паза 30, шестой тензометр 33, который крепится к внутренней стенке шестого U-образного сквозного паза 32, седьмой тензометр 35, который крепится к внутренней стенке седьмого U-образного сквозного паза 34. Пятый тензометр 31 соответствует первому слою намотки, шестой тензометр 33 – второму слою намотки, а седьмой тензометр 35 – третьему слою намотки.
Метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине согласно вышеприведенному описанию прибора контроля включает в себя следующие этапы:
а) закрепление всех групп тензометров на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов и всех тензометров со стороны перегородки на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки;
б) выбор троса 4 нужной длины, пропускание одного конца троса 4 через зажим 6 и крепление его U-образным фиксатором 5;
в) включение электродвигателя 10 с помощью пульта дистанционного управления, намотка троса 4 на двойной барабан 16, отключение электродвигателя 10, когда трос 4 будет намотан на барабан 16 в нужное количество слоев, включение дисковых тормозов, чтобы остановить движение двойного барабана 16 с помощью фрикционных колес, управление горизонтальным движением барабанного сервопривода 9 с компьютера так, чтобы приложить к тросу 4 заданную усталостную нагрузку или напряжение отказа;
г) задание переменного значения амплитуды смещения барабанного сервопривода 9 с программы компьютерного управления для приложения к стальному тросу 4 динамической переменной нагрузки; моделирование динамического напряжения между тросом 4 и поверхностью двойного барабана 16 и перегородки путем имитации процесса подъема троса 4 в динамике; включение источника питания и запитывание электродвигателя 10, барабанного сервопривода 9, S-образного тензодатчика 8, первой группы тензометров 23, второй группы тензометров 25, третьей группы тензометров 27, четвертой группы тензометров 29, пятого тензометра 31, шестого тензометра 33, и седьмого тензометра 35; регистрация динамического напряжения между тросом 4 и поверхностью двойного барабана 16 с помощью групп тензометров; регистрация динамического напряжения между различными слоями намотки троса 4 на перегородку двойного барабана 16 с помощью тензометров со стороны перегородки;
д) изменение количества слоев намотки троса 4 и значения амплитуды смещения барабанного сервопривода 9 для моделирования динамического контактного напряжения между тросом 4 и поверхностью двойного барабана 16 и его перегородки для различного количества слоев намотки при различной динамической нагрузке.
Выше описывается только несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Необходимо отметить, что специалисты в данном уровне техники могут вносить в конструкцию изобретения изменения и усовершенствования, при этом принцип настоящего изобретения останется прежним. На все изменения и усовершенствования подобного рода распространяются права по настоящему патенту.
Claims (12)
1. Прибор контроля динамического контактного напряжения между барабаном и несколькими слоями намотки троса, включающий в себя опорную систему, систему наматывания, систему контроля динамической нагрузки и систему контроля растяжения, согласно которому:
опорная система состоит из нижней пластины (1) и закрепленной на ней опоры барабанного серводвигателя (9);
система наматывания состоит из электродвигателя (10), высокоскоростной муфты (11), редуктора (12), низкоскоростной муфты (13), первой опоры подшипника (14), первого фрикционного колеса (15), первого дискового тормоза (20), второго дискового тормоза (21), ведущего вала (18), двойного барабана (16), второго фрикционного колеса (17), третьего дискового тормоза (3), четвертого дискового тормоза (2), второй опоры подшипника (19) и стального троса (4), при этом электродвигатель (10) крепится к нижней пластине (1), его выходной вал - к входному концу редуктора (12) с помощью высокоскоростной муфты (11), а выходной вал редуктора (12) – к торцу ведущего вала (18) с помощью низкоскоростной муфты (13), оба конца ведущего вала (18) крепятся на подшипники в первых и вторых опорах (14) и (19), соответственно, при этом первая опора подшипника (14) и вторая опора подшипника (19) закреплены на нижней пластине (1), причем на ведущем валу (18) имеются два диска с фланцем, которые крепятся к двойному барабану (16) с помощью соединительной муфты, при этом первое фрикционное колесо (15) и второе фрикционное колесо (17) располагаются по обеим сторонам двойного барабана (16) и закреплены на высокопрочные болты, первый дисковый тормоз (20) и второй дисковый тормоз (21) крепятся к нижней пластине со стороны первого фрикционного колеса (15), а третий дисковый тормоз (3) и четвертый дисковый тормоз (2) – со стороны второго фрикционного колеса (17), при этом стальной трос (4) намотан на выемку на двойном барабане (16) не менее чем в два слоя;
система контроля динамической нагрузки состоит из барабанного серводвигателя (8), S-образного тензодатчика (7), зажима троса (6) и U-образного фиксатора троса (5), при этом барабанный серводвигатель (8) закреплен на опоре серводвигателя (9), а его резьбовой шток соединен с одним концом S-образного тензодатчика (7), при этом другой конец S-образного тензодатчика (7) соединен с зажимом троса (6), сквозь который проходит один конец троса (4), который фиксируется с помощью U-образного фиксатора (5);
система контроля растяжения состоит из первой группы тензометров (23), второй группы тензометров (25), третьей группы тензометров (27), четвертой группы тензометров (29), тензометров со стороны перегородки второго U-образного сквозного паза (24), четвертого U-образного сквозного паза (28), первого U-образного сквозного паза (22) и третьего U-образного сквозного паза (26), выходящих на прямолинейные отрезки выемки двойного барабана (16), U-образных сквозных пазов, выходящих на перегородку двойного барабана (16), при этом первая группа тензометров (23) крепится к внутренней стенке первого U-образного сквозного паза (22), вторая группа тензометров (25) - к внутренней стенке второго U-образного сквозного паза (24), третья группа тензометров (27) - к внутренней стенке третьего U-образного сквозного паза (26), четвертая группа тензометров (29) - к внутренней стенке четвертого U-образного сквозного паза (28), группа тензометров со стороны перегородки – к внутренним стенкам соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки, при этом количество тензометров со стороны перегородки равно количеству слоев намотки троса (4), а каждый тензометр со стороны перегородки соответствует одному слою намотки.
2. Прибор контроля динамического контактного напряжения между барабаном и несколькими слоями намотки троса по п. 1, отличающийся тем, что первый U-образный сквозной паз (22), второй U-образный сквозной паз (24), третий U-образный сквозной паз (26) и четвертый U-образный сквозной паз (28) располагаются параллельно оси двойного барабана (16).
3. Метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине согласно вышеприведенному описанию прибора контроля в п. 1, включающий в себя следующие этапы:
а) закрепление всех групп тензометров на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов и всех тензометров со стороны перегородки на внутренних стенках соответствующих U-образных сквозных пазов со стороны перегородки;
б) выбор троса (4) нужной длины, пропускание одного конца троса (4) через зажим 6 и крепление его U-образным фиксатором (5);
в) включение электродвигателя (10) с помощью пульта дистанционного управления, намотка троса (4) на двойной барабан (16), отключение электродвигателя (10), когда трос (4) будет намотан на барабан (16) в нужное количество слоев, включение дисковых тормозов, чтобы остановить движение двойного барабана (16) с помощью фрикционных колес, управление горизонтальным движением барабанного сервопривода (9) с компьютера так, чтобы приложить к тросу (4) заданную усталостную нагрузку или напряжение отказа;
г) задание переменного значения амплитуды смещения барабанного сервопривода (9) с программы компьютерного управления для приложения к стальному тросу (4) динамической переменной нагрузки; моделирование динамического напряжения между тросом (4) и поверхностью двойного барабана (16) и перегородки путем имитации процесса подъема троса (4) в динамике; включение источника питания и запитывание электродвигателя (10), барабанного сервопривода (9), S-образного тензодатчика (8), первой группы тензометров (23), второй группы тензометров (25), третьей группы тензометров (27), четвертой группы тензометров (29) и тензометров со стороны перегородки; регистрация динамического напряжения между тросом (4) и поверхностью двойного барабана (16) с помощью групп тензометров; регистрация динамического напряжения между различными слоями намотки троса (4) на перегородку двойного барабана (16) с помощью тензометров со стороны перегородки;
д) изменение количества слоев намотки троса (4) и значения амплитуды смещения барабанного сервопривода (9) для моделирования динамического контактного напряжения между тросом (4) и поверхностью двойного барабана (16) и его перегородки для различного количества слоев намотки при различной динамической нагрузке.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610435601.4 | 2016-06-17 | ||
| CN201610435601.4A CN105858517B (zh) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | 超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置及方法 |
| PCT/CN2016/108882 WO2017215208A1 (zh) | 2016-06-17 | 2016-12-07 | 超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒动态接触状态监测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2692968C1 true RU2692968C1 (ru) | 2019-06-28 |
Family
ID=56649831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121089A RU2692968C1 (ru) | 2016-06-17 | 2016-12-07 | Прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105858517B (ru) |
| AU (1) | AU2016412018B2 (ru) |
| RU (1) | RU2692968C1 (ru) |
| WO (1) | WO2017215208A1 (ru) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105858517B (zh) * | 2016-06-17 | 2018-01-02 | 中国矿业大学 | 超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置及方法 |
| CN106482782B (zh) * | 2016-09-26 | 2018-09-14 | 中国矿业大学 | 深井双折线式多层缠绕提升机钢丝绳的动态径向变形与动张力监测装置及方法 |
| CN106379801A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-08 | 贵州高矿重工(长顺）有限公司 | 低频双折线交流异步无齿传动式矿井提升机 |
| CN106348140A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-01-25 | 贵州高矿重工(长顺）有限公司 | 低频双折线永磁同步无齿传动式矿井提升机 |
| CN106348141A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-01-25 | 贵州高矿重工(长顺）有限公司 | 低频双折线电励磁同步无齿传动式矿井提升机 |
| CN106882720B (zh) * | 2017-04-07 | 2022-06-14 | 枣庄学院 | 一种斜巷机器视觉人员识别封闭管理系统用绞车 |
| CN108083046B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-05-07 | 中国矿业大学 | 一种矿山立井提升系统钢丝绳负载监测方法 |
| CN108982240A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-12-11 | 铃木加普腾钢丝（苏州）有限公司 | 一种高稳定防划伤的异型钢丝弯曲性能测试方法 |
| CN109250595B (zh) * | 2018-10-10 | 2019-10-29 | 中国矿业大学 | 落地式立井提升联调测试装置及方法 |
| CN109374272B (zh) * | 2018-10-10 | 2019-09-10 | 中国矿业大学 | 立井提升主轴装置的承载性能检测装置及方法 |
| CN109264525B (zh) * | 2018-10-10 | 2020-03-10 | 中国矿业大学 | 井塔式立井提升机的联调测试装置及方法 |
| CN110208089A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-09-06 | 深圳市特发信息股份有限公司 | 光缆交货盘芯筒压力测试机 |
| CN110451370B (zh) * | 2019-07-03 | 2021-02-23 | 安徽省恒邦检测技术有限公司 | 一种提升钢丝绳层间过渡检测装置及方法 |
| CN112301773A (zh) * | 2020-09-17 | 2021-02-02 | 鞍钢集团北京研究院有限公司 | 线架和具有它的钢丝绳成绳机 |
| CN117255765A (zh) * | 2021-04-19 | 2023-12-19 | Abb瑞士股份有限公司 | 矿井提升机监控系统 |
| CN113447254B (zh) * | 2021-06-29 | 2024-07-09 | 江苏师范大学 | 一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法 |
| CN115231460B (zh) * | 2022-09-19 | 2023-01-17 | 杭州未名信科科技有限公司 | 一种智能塔机的卷扬无级减速动力系统及智能塔机 |
| CN117550426B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-04-26 | 江苏青昀新材料有限公司 | 一种闪蒸纺丝的缠绕收卷装置 |
| CN119124804B (zh) * | 2024-11-13 | 2025-01-24 | 常州市华纺纺织仪器有限公司 | 包覆丝力学性能测试仪 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU561882A1 (ru) * | 1976-01-13 | 1977-06-15 | Харьковское Высшее Военное Командное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И | Устройство дл измерени силы давлени слоев навивки каната на лобовину барабана |
| SU769368A1 (ru) * | 1978-11-22 | 1980-10-07 | Украинский Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Подземной Гидравлической Добычи Угля | Устройство дл измерени усилий |
| CN101504348A (zh) * | 2008-02-04 | 2009-08-12 | 西北工业大学 | 一种超弹性材料高速拉伸试验装置及实验方法 |
| RU126692U1 (ru) * | 2012-11-02 | 2013-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Устройство измерения усилия в канате судовой лебедки |
| CN104261225A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-07 | 中国矿业大学 | 一种超深矿井提升系统试验台及方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611388Y2 (ru) * | 1979-06-29 | 1986-01-17 | ||
| CN102175548B (zh) * | 2011-03-21 | 2013-02-06 | 武汉理工大学 | 多层卷绕钢丝绳－滑轮磨损试验装置 |
| JP5906875B2 (ja) * | 2011-08-26 | 2016-04-20 | 日立金属株式会社 | ケーブル屈曲疲労寿命予測方法、及びケーブル屈曲疲労寿命予測装置 |
| CN203237964U (zh) * | 2012-12-30 | 2013-10-16 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种凿井生产两用提升机 |
| CN203786012U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-08-20 | 中国矿业大学 | 一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置 |
| CN104019987B (zh) * | 2014-06-12 | 2016-05-04 | 中国矿业大学 | 一种矿用传输皮带动态摩擦传动试验装置及方法 |
| CN105043885B (zh) * | 2015-08-28 | 2019-01-11 | 中国水利水电夹江水工机械有限公司 | 一种卷筒应力测试装置及其方法 |
| CN105675280B (zh) * | 2016-02-18 | 2018-02-02 | 中国矿业大学 | 千米深井提升机主轴弯扭复合疲劳损伤监测装置及方法 |
| CN105858517B (zh) * | 2016-06-17 | 2018-01-02 | 中国矿业大学 | 超深井多层缠绕钢丝绳与卷筒接触状态监测装置及方法 |
-
2016
- 2016-06-17 CN CN201610435601.4A patent/CN105858517B/zh active Active
- 2016-12-07 WO PCT/CN2016/108882 patent/WO2017215208A1/zh active Application Filing
- 2016-12-07 AU AU2016412018A patent/AU2016412018B2/en not_active Ceased
- 2016-12-07 RU RU2018121089A patent/RU2692968C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU561882A1 (ru) * | 1976-01-13 | 1977-06-15 | Харьковское Высшее Военное Командное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И | Устройство дл измерени силы давлени слоев навивки каната на лобовину барабана |
| SU769368A1 (ru) * | 1978-11-22 | 1980-10-07 | Украинский Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Подземной Гидравлической Добычи Угля | Устройство дл измерени усилий |
| CN101504348A (zh) * | 2008-02-04 | 2009-08-12 | 西北工业大学 | 一种超弹性材料高速拉伸试验装置及实验方法 |
| RU126692U1 (ru) * | 2012-11-02 | 2013-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Устройство измерения усилия в канате судовой лебедки |
| CN104261225A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-07 | 中国矿业大学 | 一种超深矿井提升系统试验台及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2016412018B2 (en) | 2018-10-04 |
| CN105858517A (zh) | 2016-08-17 |
| WO2017215208A1 (zh) | 2017-12-21 |
| AU2016412018A1 (en) | 2018-06-07 |
| CN105858517B (zh) | 2018-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2692968C1 (ru) | Прибор и метод контроля динамических напряжений в многослойном витом тросе и барабане в сверхглубокой скважине | |
| RU2649036C2 (ru) | Система мониторинга усталости материала при изгибе для стальных канатов при действии на них коррозии и переменной нагрузки | |
| CN104122198B (zh) | 一种摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置及方法 | |
| CN105823696A (zh) | 超深立井缠绕式提升钢丝绳多轴摩擦疲劳损伤监测装置及方法 | |
| CN109374325B (zh) | 滑轮组式立井提升联调测试装置及方法 | |
| CN105675280B (zh) | 千米深井提升机主轴弯扭复合疲劳损伤监测装置及方法 | |
| AU2016401400B2 (en) | A monitoring device and method for dynamic radial deformation and dynamic tension of wire ropes on double broken line multi-layer winding hoists for deep mines | |
| CN104261225A (zh) | 一种超深矿井提升系统试验台及方法 | |
| CN204188395U (zh) | 气动绞车拉力实验装置 | |
| AU2019357558B2 (en) | Endless-rope-type vertical shaft lifting joint debugging and testing apparatus and method | |
| CN108956309B (zh) | 摩擦提升机钢丝绳承载性能测试装置及方法 | |
| CN102323161A (zh) | 机械卧式钢丝绳弯曲疲劳试验机和机械回转驱动装置 | |
| CN103225269B (zh) | 悬索桥吊索自动控制更换装置及基于该更换装置的吊索更换方法 | |
| CN116698645A (zh) | 深海钻机起升钢丝绳弯曲摩擦疲劳试验装置及方法 | |
| CN109250595B (zh) | 落地式立井提升联调测试装置及方法 | |
| CN102798729A (zh) | 定滑轮测力测速装置 | |
| Đokić et al. | Dynamic modelling, experimental identification and computer simulations of non-stationary vibration in high-speed elevators | |
| Peterka et al. | Experience of the Crane Steel Wire Ropes Non-Destructive Tests | |
| CN111559714A (zh) | 一种多方位旋转导轮结构 | |
| CN115450563A (zh) | 一种反扭距定向工具实验系统及方法 | |
| CN207231808U (zh) | 一种新型绞车静载试验装置 | |
| COZMA et al. | STUDY OF CONSTRUCTIVE IMPROVEMENT AT THE CABLE WINDING DRUM OF THE LIFTING MECHANISM ON THE ESRC-1400 ROTOR EXCAVATOR. | |
| CN109264525B (zh) | 井塔式立井提升机的联调测试装置及方法 | |
| Jiang et al. | Research on transverse parametric vibration and fault diagnosis of multi-rope hoisting catenaries | |
| Zabolotnyi et al. | Justification of the Calculation Method for Cylindrical Drums of Mine Hoisting Machines |