本发明涉及大型滑轮组稳定性判定，尤其涉及一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置及其评估方法。
背景技术：
1、某升船机承船厢由256根钢丝绳悬吊，钢丝绳一段与船厢连接，另一端绕过塔柱顶部机房内的平横重滑轮后，与平衡重块连接。该升船机共布置16组平衡滑轮组，每组含16片滑轮单元，平横重滑轮单元为双槽结构，每个滑轮单元独立支承，由双槽滑轮、滑轮轴、球面滚柱轴承、定位环、 轴套、透盖、密封及连接件组成，滑轮轴系不转动芯轴。为验证滑轮单元运行过程中，滑轮组的稳定性，设计了一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置及其评估方法，对滑轮组的稳定性进行评估。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供了一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置及其评估方法，通过液压油缸张拉钢丝绳来实现对滑轮的加载，通过在采用光测法测量结构的应力场和位移场，同时通过应变片对局部点的应力进行测量，从而对滑轮组稳定性进行评估。
2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，包括底座、支撑座、支座、液压油缸、钢丝绳以及滑轮组，所述底座上的两侧分别安装有支撑座，支撑座的顶部安装有支座，滑轮组位于两侧的支撑座之间，滑轮组的中心转轴两端分别安装支撑在两侧的支座上，底座上在位于滑轮组的一侧安装有液压油缸，钢丝绳一端与液压油缸连接，另一端从所述滑轮组上方绕过后，固定连接在底座上位于滑轮组的另一侧。
3、所述底座上在位于滑轮组的两侧分别设置有第一连接座和第二连接座，钢丝绳的两端分别安装有第一接头和第二接头，第一接头通过第一销轴与第一连接座连接，第二接头通过第二销轴与液压油缸连接，液压油缸通过第三销轴与第二连接座连接。
4、所述滑轮组上通过两个绳槽安装有两根钢丝绳，两根钢丝绳位于第二接头的一端通过第二销轴与吊耳座连接，吊耳座通过第四销轴与液压油缸连接；所述第三销轴或者第四销轴为销轴传感器。
5、一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，采用了所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，评估方法包括以下步骤：
6、s1、对滑轮组进行疲劳强度分析；
7、s2、对滑轮组进行屈曲分析；
8、s3、对滑轮组结构进行优化设计；
9、s4、对现场滑轮组结构进行实测数据分析，验证检测方法的可行性；
10、s5、对原滑轮组和优化后的滑轮组进行实型试验。
11、在s1中，对滑轮组进行疲劳强度分析的步骤包括：
12、s11、有限元分析；建立滑轮结构的模型，滑轮结构包括滑轮组、中心转轴、支座以及钢丝绳；
13、s12、材料参数选择；滑轮组、支座材料选为q345d，中心转轴为45#钢，钢丝绳为圆形股、交互捻、绳芯带封闭塑料垫层、镀锌钢丝绳；
14、s13、静力分析；采用有限元方法对滑轮结构进行分析，得到滑轮组的最大等效应力及部位，以及滑轮组上小钢环周围的最大应力和最大拉力；
15、s14、小钢环焊缝的疲劳强度分析；其中包括确定计算应力幅值、确定设计使用年限内疲劳许用应力，以及校核疲劳强度，获得滑轮组焊缝结构的使用年限理论数据。
16、在s2中，对滑轮组进行屈曲分析的步骤包括：
17、s21、根据小钢环与腹板的相互关系，屈曲分析计算按以下三种工况进行：小钢环与腹板设置绑定关系、小钢环与腹板设置接触关系以及计算模型中取消小钢环；
18、s22、对滑轮结构进行稳定性分析，采用特征值屈曲分析方法，计算输出前五阶特征值；
19、s23、获得不同工况下的结构安全系数。
20、在s3中，对滑轮组结构进行优化设计的步骤包括：
21、s31、根据s1中的疲劳强度分析，将小钢环与腹板之间的焊缝修改为单边剖口焊，根据s2中的屈曲分析，在小钢环之间增设劲板；
22、s32、采用有限元方法对优化后的滑轮结构进行分析，得到滑轮组的最大等效应力及部位，以及小钢环周围的最大应力和最大拉力；
23、s33、对小钢环焊缝疲劳强度进行分析；其中包括确定计算应力幅值、确定设计使用年限内疲劳许用应力，以及校核疲劳强度，获得滑轮组焊缝结构的使用年限理论数据；
24、s34、在不考虑小钢环的作用下，对滑轮结构进行屈曲分析；
25、s35、获得在小钢环之间增设劲板后的结构安全系数。
26、在s4中，对现场滑轮组结构进行实测数据分析的步骤包括：
27、s41、在现场的滑轮组上布设多个应变片；
28、s42、获得现场实测应力应变数据曲线；
29、s43、根据获得的应力应变数据曲线中的应变值，得到各测点的应力值，其中包括分布圆圈顶法向应力值、分布圆圈底法向应力值，以及分布圆切向应力值；
30、s44、分别选取应力幅最大值、偏高值以及平均值进行疲劳强度分析和使用寿命评估；
31、s45、判断现有滑轮组上小钢环与腹板之间的焊缝疲劳强度，验证评估方法的可行性。
32、在s5中，对滑轮组进行实型试验的内容包括：
33、滑轮正常工况应力分布试验：其中对于原滑轮组和优化后的滑轮组分别测量记录腹板的结构应力场，同时记录钢丝绳的张力；
34、滑轮轴承支承稳定性试验：其中对于不同的滑轮组状态，测量轮缘相对于铅垂面的刚性偏移，同时记录钢丝绳的张力；
35、滑轮屈曲稳定性验证试验：测量不同载荷下滑轮组上的应力、法向位移分布和钢丝绳的张力。
36、试验中使用的仪器设备包括动态应变测试仪、动态加速度数据采集系统、加速度传感器、计算机、全站仪、贴片工具；
37、试验工况包括：
38、工况一：在滑轮结构上加载多个逐渐增大的载荷，测量记录腹板结构应力场，同时记录钢丝绳的张力、轮缘相对于铅垂面的刚性偏移和法向位移；
39、工况二：在去除连接滑轮腹板的小钢环后的滑轮结构上加载多个逐渐增大的载荷，测量记录腹板结构应力场，同时记录钢丝绳的张力、轮缘相对于铅垂面的刚性偏移和法向位移；
40、试验测试方法为：
41、液压泵站给液压油缸提供压力，液压油缸收缩，通过液压油缸给钢丝绳分别施加多个逐渐增大的载荷，通过在滑轮组上布置应变传感器测量应力场分布，通过全站仪测量轮缘相对于铅垂面的刚性偏移和法向位移，通过频率法测量钢丝绳的拉力平衡；通过销轴传感器检测拉力。
42、其中，工况一测点布置方式为：
43、在滑轮组的腹板两侧布置多个应变花测点和多个单向应变测点；
44、在滑轮组的小钢环内壁布置多个单向应变测点；
45、为测量轮缘于铅锤面的刚性偏移和法向位移,沿轮缘布置了多个测点，轴承中心布置 一个测点；
46、工况二测点布置方式为：
47、在去除连接腹板的小钢环后，在腹板两侧布置多个应变花测点和多个单向应变测点；
48、通过在液压油缸分别加载多个逐渐增大的载荷时，测量两侧钢丝绳在受力状态下的振动频率，通过弦振原理计算出两根钢丝绳的受力比，判断两根钢丝绳受力是否均匀；
49、通过在液压油缸加载前、加载至多个逐渐增大的载荷时以及液压油缸卸载时，测量轮缘上位移测点的三维坐标，从而得到轮缘刚性垂向偏移和法向 偏移测试结果。
50、本发明有如下有益效果：
51、1、本发明提出了一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，通过液压油缸张拉钢丝绳来实现对滑轮的加载，从而就可以在试验场地对滑轮组的稳定性进行评估。
52、2、本发明通过对滑轮组进行疲劳强度分析、对滑轮组进行屈曲分析、对滑轮组结构进行优化设计、对现场滑轮组结构进行实测数据分析，验证检测方法的可行性、对原滑轮组和优化后的滑轮组进行实型试验，从而能够准确的对滑轮组的稳定性进行评估，并且能够根据评估结果对滑轮组进行改进优化。
1.一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，其特征在于：包括底座（1）、支撑座（2）、支座（3）、液压油缸（4）、钢丝绳（8）以及滑轮组（9），所述底座（1）上的两侧分别安装有支撑座（2），支撑座（2）的顶部安装有支座（3），滑轮组（9）位于两侧的支撑座（2）之间，滑轮组（9）的中心转轴（91）两端分别安装支撑在两侧的支座（3）上，底座（1）上在位于滑轮组（9）的一侧安装有液压油缸（4），钢丝绳（8）一端与液压油缸（4）连接，另一端从所述滑轮组（9）上方绕过后，固定连接在底座（1）上位于滑轮组（9）的另一侧。
2.根据权利要求1所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，其特征在于：所述底座（1）上在位于滑轮组（9）的两侧分别设置有第一连接座（11）和第二连接座（13），钢丝绳（8）的两端分别安装有第一接头（81）和第二接头（82），第一接头（81）通过第一销轴（12）与第一连接座（11）连接，第二接头（82）通过第二销轴（6）与液压油缸（4）连接，液压油缸（4）通过第三销轴（14）与第二连接座（13）连接。
3.根据权利要求2所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，其特征在于：所述滑轮组（9）上通过两个绳槽安装有两根钢丝绳（8），两根钢丝绳（8）位于第二接头（82）的一端通过第二销轴（6）与吊耳座（7）连接，吊耳座（7）通过第四销轴（5）与液压油缸（4）连接；所述第三销轴（14）或者第四销轴（5）为销轴传感器。
4.一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于：采用了权利要求1-3任意一项所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性试验装置，评估方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，在s1中，对滑轮组（9）进行疲劳强度分析的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，在s2中，对滑轮组（9）进行屈曲分析的步骤包括：
7.根据权利要求4所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，在s3中，对滑轮组（9）结构进行优化设计的步骤包括：
8.根据权利要求4所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，在s4中，对现场滑轮组（9）结构进行实测数据分析的步骤包括：
9.根据权利要求4所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，在s5中，对滑轮组（9）进行实型试验的内容包括：
10.根据权利要求9所述的一种大型平衡滑轮单元稳定性的评估方法，其特征在于，试验中使用的仪器设备包括动态应变测试仪、动态加速度数据采集系统、加速度传感器、计算机、全站仪、贴片工具；
