基于整体与局部纹理特征加权融合的港机装备钢丝绳断丝缺陷检测研究

钢丝绳是港机装备的重要部件,由于作业工况环境恶劣,钢丝绳表面极易引起断丝等缺陷,影响港机装备作业安全。针对港机装备钢丝绳表面油泥严重、光照亮度不均,以及港机装备钢丝绳断丝缺陷能够在钢丝绳股顶钢丝椭圆形区域内有效体现的特点,提出了一种基于钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征加权融合的钢丝绳断丝缺陷检测方法。首先采用图像降噪、增强、校正技术对钢丝绳原始图像进行预处理。然后采用图像平滑、阈值分割及边缘特征提取技术对股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓进行提取。接着采用局部二值模式(LBP)算子分别提取钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征,并对钢丝绳整体纹理及边缘轮廓纹理特征进行特征加权融合。最后对加权融合后的特征向量进行主成分分析(PCA)法降维,并应用支持向量机(SVM)技术对钢丝绳断丝缺陷进行检测。研究结果表明:本文提出的方法对实际工况下重油泥、光照不均等钢丝绳断丝缺陷具有较好的检测效果,具有一定的工程应用价值。

15×K6-EPIWRC多层阻旋转抗冲击钢丝绳研制

多层压实股钢丝绳阻旋转性能在一些应用场合有极其重要的意义,钢丝绳旋转超过相关要求会影响工作效率,甚至产生安全事故。为最大限度地克服阻旋转性差、断芯、外层磨损超标3大难题,新产品采用1-4+4/15结构形式,对绳芯进行注塑处理,以满足客户要求。26.0 mm钢丝绳研制完成后,实际破断拉力达到681.0 kN,钢丝绳各项指标均达到客户标准和EN12385标准要求,工艺设计合理,绳捻制紧密,抗旋转性能优良,抗冲击载荷性能好。

三角股电梯曳引钢丝绳力学特性及失效分析

为进一步提升电梯曳引系统传动的安全性和可靠性,优化电梯曳引系统中受力部件钢丝绳与绳槽之间的受力情况。本研究首先分析电梯曳引系统的结构与失效形式,然后提出并建立新型电梯三角股曳引钢丝绳及其绳槽几何结构,最后建立电梯曳引三角股钢丝绳与绳槽接触受力的有限元模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:当电梯载荷为1 kN,捻角分别为12°、16°和20°时,曳引三角股钢丝绳的最大接触应力分别为229.6 MPa、430.5 MPa和648.6 MPa,捻角越大,曳引钢丝绳接触应力越大,越容易磨损失效。该研究为三角股钢丝绳在电梯曳引系统中的安全应用提供了理论参考。

竖井提升用三角股钢丝绳伸缩分析

竖井提升用6V三角股钢丝绳在投入使用后出现较大延伸和偶尔缩短现象,对竖井提升系统钢丝绳运行情况进行跟踪测量,并结合6V三角股钢丝绳的结构特性进行分析。钢丝绳延伸主要有初始结构性延伸、弹性延伸和永久延伸,钢丝绳使用初期和中期结构延伸较大,钢丝绳偶尔缩短属于弹性延伸,永久延伸阶段钢丝绳已经达到使用寿命末期或接近报废状态。钢丝绳载荷状态、预张拉效果以及设备运行情况等都影响钢丝绳的伸缩状况。钢丝绳进行预张拉处理非常重要,可以一定程度上消除结构延伸和捻制应力,使钢丝绳结构更加稳定。

钢绞线用钢丝绳股表示之合理性商榷

虽然钢绞线和钢丝绳股同为钢丝一次螺旋捻制结构,考虑到ISO17893(E):2004 Steel wire ropes——Vocabulary,designations and classifications已明确给出钢丝绳股定义,且钢绞线和钢丝绳股之间确实存在诸多明显不同,分析认为,尽管国内外相关标准用钢丝绳股表示钢绞线似乎已成习惯,但其合理性值得商榷。

长寿命与环保港口钢丝绳制造相关问题研究

港口面临的环保压力越来越大,对钢丝绳的质量要求也越来越高。通过采用压实股组绳、钢丝绳内置含油纤维绳、钢芯聚合物包覆、增加外层绳股数、优化钢芯结构、精细结构参数设计与严格控制生产过程等措施以响应港口对钢丝绳的长寿命要求,通过使用高质量润滑油脂、重视润滑油脂对使用环境的适应性与实施润滑工艺标准化等措施以稳定钢丝绳润滑质量,最大限度满足港口减少海洋环境污染与实施清洁文明生产的需要。

海工钢丝绳生产难度分析

海工钢丝绳市场是钢丝绳生产强企纷纷瞄准的重要用途钢丝绳市场,也是纷纷落地巨型捻股机、合绳机生产钢丝绳的主要目标市场。面对海工钢丝绳超重、超长、大直径、镀锌、高破断拉力及使用所处的特殊环境,分析认为,国内企业制造该用途钢丝绳目前确实面临不少困难。欲生产好海工钢丝绳应做好以下几方面工作:深入分析粗直径钢丝绳性能特点,高度重视盘条质量,慎重选择适合海洋环境的钢丝绳润滑油脂,仔细研究钢丝绳制造关键技术,适度考虑增加预张拉工艺,必须强调捻制设备运行可靠的重要性,充分认识增加大吨位钢丝绳破断拉力试验机的必要性,不断丰富能更好满足使用的钢丝绳其他性能。在持续实践与总结中逐渐提高国产海工钢丝绳质量。

基于弹塑性本构的单股钢丝绳受力分析

针对单股钢丝绳在受到冲击载荷作用下的失效问题,采用有限元法开展了其结构弹塑性分析。利用钢丝绳单丝试验数据,拟合得到了相应的弹塑性本构模型参数,根据钢丝绳钢丝几何空间构型,建立了钢丝绳的三维有限元模型。在静载荷和冲击载荷下分别对钢丝绳内部钢丝的受力进行了计算,得到了在各层钢丝的Von Mises应力和等效塑性应变分布。结果表明,各层钢丝内侧接触部位的Von Mises应力和等效塑性应变均相对较大,是引发钢丝绳结构失效的关键部位。

钢丝绳弱磁探伤数值模拟及实验研究

在对绞线钢丝绳3D建模的基础上,采用有限元技术,分析了弱磁励磁状态下,钢丝绳复杂表面的磁场分布;对钢丝绳周围空气中的漏磁场矢量进行了仿真,研究了缺陷对钢丝绳表面及空间漏磁场分布的影响。仿真分析结果表明:在无缺陷状态下,钢丝绳周边空气中的漏磁场分布与其绳股形状相对应,其圆周方向的漏磁场呈周期性变化,周期为绳股节距;当缺陷存在时,漏磁场分布的周期性被破坏,且幅值大幅增加。依据理论分析结果,搭建了基于弱磁励磁的钢丝绳无损探伤实验平台,得到了不同断丝缺陷的漏磁场实测波形,实验结果验证了仿真分析结果的正确性。

提升钢丝绳张力定量检测新方法

基于电磁检测原理和信号处理技术以及钢丝绳本身具有捻制股波这一结构特点，研究出提升钢丝绳张力的非接触式定量检测新方法．实验表明，用此方法检测钢丝绳张力，其最大误差不超过１．５％，平均误差不超过０．０５％．该方法原理正确，系统简单、误差小、应用方便，检测速度快、精度高，省时、省力．为实时在线定量检测钢丝绳张力提供了新的技术途径．

基于Pro/E的圆弧弯曲钢丝绳建模理论及几何实现

为了精确建立多股圆弧弯曲钢丝绳空间实体模型,对双螺旋钢丝绳各钢丝空间几何位置关系进行了分析,运用空间坐标变换理论建立了圆弧弯曲钢丝绳数学模型,推导出圆弧弯曲钢丝绳各钢丝中心线的参数方程,结合Pro/E的参数化建模和曲面造型功能,完成了6×7IWS圆弧弯曲钢丝绳几何模型的建立。所获结论为弯曲状态螺旋钢丝绳数学模型的建立奠定了理论基础,为圆弧弯曲状态下钢丝绳的弹性特性理论分析提供了可能。

钢丝绳模型比较研究

将现有的各种钢丝绳计算模型进行比较研究，通过将数值结果与现有的实验数据进行比较可以看出，考虑绳芯变化并结合Ｌｏｖｅ曲杆理论的ＪＷ和ＫＣ模型更适用于实际的钢丝绳结构．

钢丝绳弹塑性损伤本构模型研究

通过分析钢丝绳的结构与材料特点以及主要失效形式,将材料损伤力学理论引入到钢丝绳失效模型,结合材料损伤理论,建立了含损伤的钢丝绳弹塑性损伤本构模型,推导了钢丝绳受到拉伸载荷作用时的损伤变量演化方程,编写了含损伤与不含损伤的钢丝绳弹塑性损伤有限元仿真分析程序,计算得到了钢丝绳在受到拉应力作用下的损伤演化历史,对比计算了不含损伤与含有损伤的两种本构模型的仿真计算结果,为进一步开展基于损伤力学的钢丝绳寿命与可靠性研究提供了基础。

轴向载荷下单股钢丝绳内部钢丝变形特性

为了掌握轴向载荷下螺旋钢丝的变形特性以合理设计钢丝绳,推导了螺旋钢丝轴应变显式表达式,给出了螺旋钢丝截面曲线表达式和同层螺旋钢丝正好满足接触时钢丝的半径及接触半径、间隙角、间隙值和间隙率表达式。应用分析的结果表明:各层钢丝螺旋角相同,轴应变从内层到外层逐渐增大;随着各层螺旋角增大,轴应变逐渐增大并趋于相等;接触半径、间隙角、间隙值和间隙率在轴向载荷下变化缓慢;随着钢丝层数的增加,将螺旋钢丝近似为椭圆截面得到的接触半径与理论值的误差逐渐增大。对于少层钢丝绳且所有钢丝材料相同,在轴向载荷下其间隙率可认为不变;设计多层或螺旋角较小的钢丝绳时,建议采用该研究给出的理论值进行计算。

多股钢丝绳不旋转性能分析及结构改进

对普通单层股钢丝绳和多股钢丝绳工作时内部受力进行分析,推导出多股钢丝绳加载时扭转力矩的计算公式.理论计算和实际使用效果显示,多股钢丝绳虽然比普通单层股钢丝绳在不旋转性能上有较大的优越性,但仍然存在较多缺陷.根据对缺陷的分析研究,推荐使用17×7/28×7+NF多层股钢丝绳,钢丝绳直径为21 mm、整绳受力为1kN时,扭转力矩为564.5 N·mm,比同直径34×7结构钢丝绳的扭转力矩下降了87.87%,破断拉力总和提高3%～5%,基本能消除因扭转而造成的分层现象.

金属股芯瓦林吞钢丝绳参数化设计与建模

推导了右交互捻6×19W+IWS钢丝绳各丝在空间中的几何位置,编写了各丝中心螺旋线的程序,利用Pro/E软件,建立了6×19W+IWS空间模型,对其进行了参数化设计,可生成系列的右交互捻金属股芯瓦林吞钢丝绳空间模型,为进一步分析钢丝绳的力学性能打下了基础。

三角股钢丝绳应力平衡分析及提高捻制质量的研究

实施以应力平衡为主,消除应力为辅取代传统单一的消除应力的生产方式。研究发现三角股钢丝绳捻制应力产生的关键环节是三角股的捻制,利用捻制三角股的特殊装备,采取工字轮后翻身的方式,促成钢丝的正向预应力来平衡捻股产生的负向捻制应力,实现三角股捻制应力的有效控制。应用盘式成绳预变形器,采用一次预变形工艺替代传统两次预变形的生产方式,使三角股钢丝绳六股变形率一致性得以稳定提高。

钢丝绳捻制损失产生原因分析

介绍钢丝绳捻制损失的概念.通过试验,模拟雪茄式（管式）捻股（合绳）机捻制过程中的钢丝变形状况,证明钢丝绳捻制损失主要是由于在捻制股绳过程中钢丝自身扭转变形引起的,包括两个相反方向上的扭转变形,其单方向上最大理论变形量为一个捻距内钢丝螺旋长度上发生360°自身扭转,捻距越小,单位长度上的自身扭转变形越严重,钢丝强度、扭转值降低越多.对捻制损失引起的多种捻制缺陷进行介绍与分析,指出制绳钢丝的强度标准比拆股钢丝高30～50 MPa,就可以保证捻制后的钢丝绳强度符合拆股标准要求.

圆股点接触钢丝绳计算机辅助设计

通过分析点接触钢绳股内各层钢丝的组成规律，建立数学模型，开发出《钢绳辅助设计系统》中点接触钢绳模块。该模块能根据输入的钢绳直径、绳径偏差、麻芯压合系数、钢绳长度、捻距及其结构参数，设计计算出制绳钢丝直径、中心丝直径、钢丝长度、总重量等数值。将计算结果同实际生产工艺参数对比，表明软件精度高，完全可取代人工计算，给生产带来方便。

压实股钢丝绳生产工艺

介绍压实股钢丝绳的3种生产方法:辊轧法利用多组水平和垂直压辊,通过辊轧成形的方式使股中钢丝产生塑性压缩变形;锻打法利用在线或非在线锻打设备,通过旋转模锻打圆股使股中钢丝产生塑性压缩变形;整体模拉法用硬质合金模取代压线瓦,圆股在模孔内经受塑性压缩变形。对锻打法和整体模拉法生产1 870 MPa级35W×K7—28压实股钢丝绳的工艺参数及成品钢丝绳性能进行对比分析,锻打法生产的钢丝绳最小破断拉力为730 kN,整体模拉法为650 kN,均大于YB/T 5359规定的601 kN;认为锻打法比整体模拉法生产的压实股钢丝绳实物质量高。