CN114354482A - 一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝绳‑轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法，包括驱动装置、滑动摩擦机构、滚滑摩擦机构、浮动机构、溶液喷洒装置、监测***和机架等。钢丝绳固定在张紧机构上与轮槽接触，绳轮在电机的驱动下实现钢丝绳‑轮槽滚、滑摩擦行为模拟。通过控制溶液喷洒装置能够在摩擦过程中调节钢丝绳的腐蚀环境，进而对其耦合损伤进行监测。本发明可实现钢丝绳‑轮槽在不同接触载荷、张紧力、接触弧长、转速、往复行程和腐蚀环境等工况下的摩擦磨损行为模拟，结合相关传感器和损伤特征分析方法，能够掌握钢丝绳‑轮槽间摩擦特性的变化规律，并揭示其磨损‑腐蚀耦合损伤机理和累积演化机制。

Description

一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法，尤其适用于矿井提升、起重机械等多层缠绕***钢丝绳的摩擦与耦合损伤监测，也可用于其他钢丝绳导向轮等摩擦和损伤状态的监测。

背景技术

钢丝绳作为多层缠绕提升***的关键承载和传动部件，被广泛应用于起重机、绞车、矿井提升机和工业提升机等领域，其服役状态直接决定着***装备的可靠性和人员安全。然而，钢丝绳在实际工况下不可避免地会受到磨损和腐蚀危害，引发其性能退化和失效报废。当钢丝绳在运行过程中绕过导向轮或过渡滑轮时，钢丝绳于轮槽间会发生复杂的滚滑摩擦行为。在钢丝绳重载张力和***振动的作用下，易引发钢丝绳表面磨损和挤压变形损伤。此外，钢丝绳的服役环境十分恶劣，在不同工况下会受到暴晒、雨雪（酸雨/冰）、风尘等自然环境的影响，在矿井提升工况下还会受到强风、淋水、可溶性盐、矿物粉尘、高温、潮湿等工况环境的影响，造成钢丝绳润滑失效和腐蚀损伤（应力腐蚀和腐蚀疲劳）。并且钢丝绳磨损和腐蚀损伤多同时发生，相互影响，加剧其损伤恶化。为保障钢丝绳安全使用，我国《煤炭安全规程》（2016版）第四百一十三条规定：提升钢丝绳的使用寿命应不超过2年，如果钢丝绳的断丝、直径缩小和锈蚀程度不超过规程的规定，可继续使用，但不得超过1年。究其原因，主要是人们还未掌握钢丝绳在服役过程中的磨损和腐蚀损伤特征机理，无法准确判断钢丝绳的服役状态。为此，提出钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法，探明钢丝绳与绳轮在不同工况下的摩擦变化和损伤特征机制，能够为钢丝绳的结构设计与维护，降低损伤和延长其服役寿命提供重要基础数据和技术支撑。

目前，国内外学者研发了多种关于钢丝绳摩擦磨损的实验装置。CN201610567586.9公开了一种超深立井缠绕式提升钢丝绳摩擦腐蚀疲劳损伤监测装置及方法，可实现相邻缠绕层钢丝绳在不同温度、腐蚀溶液和拉伸载荷下的摩擦腐蚀疲劳损伤模拟和动态监测；CN201510102984.9公开了一种提升机用钢丝绳、摩擦衬垫综合摩擦检测装置及方法，可实现钢丝绳与钢丝绳间交叉接触高速滑动摩擦、交叉接触蠕动摩擦磨损以及钢丝绳与摩擦衬垫间的高速滑动摩擦三种摩擦行为的模拟；CN202011377483.9公开了一种多层缠绕钢丝绳振动摩擦测试装置及方法，能够模拟矿井提升机多层缠绕提升工况下钢丝绳间的摩擦磨损行为。

但是，上述专利均未考虑钢丝绳与绳轮间的接触摩擦行为，其造成的复杂损伤和影响是威胁钢丝绳服役安全可靠性的重要原因之一。在未掌握钢丝绳-轮槽摩擦学特征机理的前提下，仍无法解决钢丝绳在服役过程中存在的不安全和不经济问题。

根据上述分析，必须研发钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及其配套的监测研究方法，才能全面掌握多层缠绕钢丝绳的摩擦特性和损伤机制，并保障***装备的安全可靠运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置及方法，能够实现钢丝绳-轮槽在不同接触载荷、张紧力、接触弧长、转速、往复行程和腐蚀环境等工况下的摩擦磨损行为模拟，结合相关传感器和损伤特征分析方法，能够掌握钢丝绳-轮槽间摩擦特性的变化规律，并揭示其磨损-腐蚀耦合损伤机理和累积演化机制。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，包括：

绳轮支架，其上安装有绳轮，所述绳轮上安装有轮轴，所述轮轴的一端通过第一带座轴承安装在所述绳轮支架一端，轮轴另一端依次通过第二带座轴承、动态扭矩传感器与变频电机的驱动轴连接，绳轮外圆周面设有轮槽；

钢丝绳安装架，其上安装有钢丝绳，以实现所述钢丝绳与所述绳轮上轮槽实现滑动或滚滑摩擦，包括：

上支撑板，水平设置在所述绳轮正上方；

L形左连接板，连接在所述上支撑板一端且位于所述绳轮上轮槽一侧；

L形右连接板，连接在所述上支撑板另一端且位于所述绳轮上轮槽另一侧；

所述L形左连接板和L形右连接板上设有供滑动钢丝绳端部连接的连接孔，

滑动钢丝绳，其一端与L形左连接板连接，另一端与L形右连接板连接；

当所述滑动钢丝绳放置在所述轮槽中后，所述L形左连接板的底部和L形右连接板底部悬空设置；

所述滑动钢丝绳与连接板连接的任意一端连接有用以检测滑动钢丝绳受到的拉力的拉压力传感器；

横向滑轨，通过水平固定架设置在所述上支撑板上，其上通过平移滑块连接有水平张紧板；

滚滑钢丝绳，其一端与所述水平张紧板一端连接，另一端与水平张紧板另一端张紧连接；

所述滚滑钢丝绳与连接板连接的任意一端连接有用以检测滚滑钢丝绳受到的拉力的拉压力传感器；

位移传感器，用于检测所述滚滑钢丝绳的水平位移量；

导向机构，与所述钢丝绳安装架固定连接，用于使所述钢丝绳安装架能够相对所述绳轮实现上、下浮动；

溶液喷洒机构，用于对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液。

所述滚滑钢丝绳的一端通过螺栓与水平张紧板的一端螺纹连接。

所述导向机构包括固定在绳轮支架上的竖向导轨、与竖向导轨配合的滑块，所述滑块通过浮动支撑板与所述钢丝绳安装架固定连接。

所述溶液喷洒机构包括：软管、水泵和容器，其中，所述软管一端与所述水泵连接，另一端跨过所述上支撑板后与所述容器连接；

所述上支撑板上开设有窗口，位于窗口处的软管上设有喷嘴，所述喷嘴对准钢丝绳与轮槽接触区域。

所述L形左连接板和L形右连接板在不同高度位置加工有所述多个供滑动钢丝绳端部连接的连接孔，以改变所述滑动钢丝绳与轮槽的接触长度。

所述滑块与竖向导轨之间设有紧固螺栓。

本发明进一步公开了一种钢丝绳-轮槽的滑动摩擦监测方法，基于所述滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，包括以下步骤：

（a）将钢丝绳安装架沿所述导向机构升高至一定高度；

（b）确定钢丝绳-轮槽接触弧长，选择对应长度的滑动钢丝绳，并对其表面油污进行清洗，通过螺纹钩和L形左连接板上对应的螺纹孔，将滑动钢丝绳左端固定，滑动钢丝绳右端连接拉压力传感器，并固定在L形右连接板对应的螺纹孔处；此外，当滑动钢丝绳设定在水平位置时，通过张紧螺栓将滑动钢丝绳的张紧力调整到设定值；

（c）在重力作用下，钢丝绳安装架沿导向机构下降，直至滑动钢丝绳与轮槽紧密接触；滑动钢丝绳整体可随钢丝绳安装架沿导向机构上、下移动；

所述的滑动钢丝绳与轮槽摩擦副的接触载荷由整个钢丝绳安装架的自重决定，通过增加配重块调节其接触载荷和滑动钢丝绳在非水平状态下的张紧力，滑动钢丝绳在水平状态下与绳轮接触时，其张紧力通过张紧螺栓调节；

（e）设置变频电机运行参数，打开电机开关，驱动绳轮在一定参数下实现连续转动或正反循环转动；

（f）通过溶液喷洒机构对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液，滑动钢丝绳与绳轮在给定腐蚀溶液环境下进行滑动摩擦行为模拟，通过拉压力传感器、动态扭矩传感器以及数据采集卡和上位机，对滑动钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，计算得到滑动钢丝绳与轮槽间的滑动摩擦系数；

（g）待实验结束后，取下滑动钢丝绳，通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滑动钢丝绳的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

本发明进一步公开了一种钢丝绳-轮槽的滚滑摩擦监测方法，基于所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，包括以下步骤：

（a）将滚滑钢丝绳连接好拉压力传感器，并将其固定在水平张紧板上，通过螺栓张紧到设定值；所述滚滑钢丝绳与轮槽摩擦副的接触载荷由安装有水平固定架、横向滑轨及平移滑块的钢丝绳安装架的整体自重决定，滚滑钢丝绳的张紧力通过调节螺栓控制；

（b）将水平固定架通过螺栓固定在上支撑板上；

（c）调整软管走向，将其固定在水平张紧板下表面，使喷嘴对准滚滑钢丝绳与轮槽接触区域；

（d）设置变频电机参数，控制其正、反循环往复转动，并采集位移传感器（25）测量数据，分析其滚滑摩擦状态变化规律；其滑动的位移量通过安装在水平固定架上的位移传感器测量得到，通过对比绳轮轮槽的转动弧长和滚滑钢丝绳的水平位移量，实现对滚滑钢丝绳与轮槽间的滚滑接触状态进行监测；

（e）通过溶液喷洒机构对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液，滚滑钢丝绳与绳轮在给定腐蚀溶液环境下进行滚滑摩擦行为模拟，通过拉压力传感器、动态扭矩传感器以及数据采集卡和上位机，对滚滑钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，计算得到滚滑钢丝绳与轮槽间的滚滑摩擦系数；

（f）待实验结束后，取下滚滑钢丝绳，通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滚滑钢丝绳的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供了一种结构灵活简便的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置。浮动张紧和加载机构设计，能够保障钢丝绳与轮槽的接触载荷在磨损过程中保持稳定；一机多用，可通过两件组合更换实现钢丝绳与绳轮间的滑动摩擦和滚滑摩擦两种行为模拟；溶液喷洒***可实现腐蚀介质的循环流动，能够针对不同工况模拟钢丝绳的真实腐蚀环境，并确保实验结果的真实性和准确性；参数可调，能够主动调节钢丝绳的张紧力、接触载荷、接触弧长、滑动速度、往复行程、材料类型、腐蚀环境、润滑状态等实验参数，可揭示不同工况因素对钢丝绳-轮槽摩擦学特征参数的影响规律；结合不同分析手段和检测方法，能够探究钢丝绳在滚、滑摩擦状态下的耦合损伤特征和演变机理，最终为钢丝绳的安全高效服役提供重要数据和技术支撑。

附图说明

图1为本发明钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置的整体结构示意图；

图2为本发明结构的侧视图；

图3为本发明结构的主视图；

图4为本发明结构的俯视图；

图5为本发明钢丝绳-轮槽滑动摩擦接触的结构示意图；

图6为本发明钢丝绳-轮槽滚滑摩擦接触的结构示意图；

图7为本发明钢丝绳浮动机构示意图；

图8为本发明机架的结构示意图；

图中：1-1、竖向第一导轨支架；1-2、竖向第二导轨支架；1-3、竖向第三导轨支架；1-4、竖向第四导轨支架；2-1、第一竖向导轨；2-2、第二竖向导轨；2-3、第三竖向导轨；2-4、第四竖向导轨；3-1、第一上滑块；3-2、第二上滑块；3-3、第三上滑块；3-4、第四上滑块；4、上支撑板；5-1、L形左连接板；5-2、L形右连接板；6-1、第一带座轴承；6-2、第二带座轴承；7-1、第一下滑块；7-2、第二下滑块；7-3、第三下滑块；7-4、第四下滑块；8-1、第一下浮动支撑板；8-2、第二下浮动支撑板；9、绳轮支架；10、绳轮；11、滑动钢丝绳；12、软管；13、容器；14、电机支架；15、变频电机；16、底板；17-1、第一联轴器；17-2、第二联轴器；18、动态扭矩传感器；19、轮轴；20-1、第一上浮动支撑板；20-2、第二上浮动支撑板；21、水泵；22、拉压力传感器；23、喷嘴；24-1、第一平移滑块；24-1、第二平移滑块；25、位移传感器；26、滚滑钢丝绳；27、水平张紧板；28、横向导轨；29、水平固定架；30、张紧螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释说明。

如图1~4所示，钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，包括驱动装置、滑动摩擦机构、滚滑摩擦机构、浮动机构、溶液喷洒装置、监测***和机架等。

所述的驱动装置和浮动机构固定在机架上，滚滑摩擦机构和滑动摩擦机构分别与浮动机构连接，溶液喷洒装置上端与张紧装置连接，下端通过机架固定，监测***通过传感器对钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦特征参数进行实时动态监测。

所述驱动装置包括通过螺栓固定在电机支架14上的变频单机15，依次连接的第一联轴器17-1、动态扭矩传感器18、第二联轴器17-2、轮轴19、通过螺栓固定在绳轮支架9上的第一带座轴承6-1和第二带座轴承6-2、通过键槽与轮轴19配合的绳轮10；所述支架均焊接固定在底板16上。

所述滑动摩擦机构包括上支撑板4、通过螺栓与上支撑板4连接的L形左连接板5-1和右连接板5-2、一端与L形左连接板5-1固定，另一端与拉压力传感器22连接的滑动钢丝绳11、水平张紧滑动钢丝绳11的张紧螺栓30、拉压力传感器22-1另一端通过螺栓与L形右连接板5-2固定。

所述滚滑摩擦机构包括通过螺栓与上支撑板4连接的水平固定架29、安装在水平固定架29上的横向导轨28、用于固定水平张紧架27的第一平移滑块24-1和第二平移滑块24-2、固定在水平张紧架27上的拉压力传感器22和滚滑钢丝绳26、一端固定在水平固定架29左侧，另一端与水平张紧架连接的位移传感器25。

所述浮动机构包括4根竖直固定的导轨2、与导轨2配合的4个上滑块和4个下滑块、通过螺栓与第一上滑块3-1和第二上滑块3-2固定的第一上浮动支撑板20-1，与第三上滑块3-3和第四上滑块3-4连接的第二上浮动支撑板20-2、与第一下滑块7-1和第三下滑块7-3连接的第一下浮动支撑板8-1、与第二下滑块7-2和第四下滑块7-4连接的第二下浮动支撑板8-2。

所述溶液喷洒装置包括通过上支撑板4和连接板支撑的软管12、固定在底板16上，并于软管12两端连接的水泵21和容器13、安装于上侧软管12中间位置的喷嘴23。

所述机架包括4根固定导轨2的导轨支架、绳轮支架9、电机支架14和底板16。

如图3和4所示，上支撑板4上端开有方孔，便于接触区域运动状态的监测和不同腐蚀溶液的喷洒；L形左连接板5-1和L形右连接板5-2与上支撑板4连接成为一个整体，并于2个上浮动支撑板和两个下浮动支撑板连接，限制其只能在竖直方向上运动；同时，L形左连接板5-1和L形右连接板5-2在轴线的不同位置加工了多个螺纹孔，滑动钢丝绳11可以在不同位置进行固定连接。

如图5所示，滑动钢丝绳11右端通过拉压力传感器22与L形右连接板5-2连接，左端固定在L形左连接板5-1的螺纹孔上，其整体随上支撑板4和连接板在竖向导轨方向上、下移动；

如图6所示，滚滑钢丝绳26与拉压力传感器22连接，利用螺栓张紧在水平张紧板27上，水平张紧板27与第二平移滑块4和横向导轨28连接，保障滚滑钢丝绳26能够在张紧的状态下实现水平方向自由移动。

所述绳轮10轴向设计有圆弧形轮槽，固定在轮轴19上，只能在变频电机15的驱动下实现连续的单向转动和往复的循环转动，绳轮10的轮槽顶端分别于滑动钢丝绳11和滚滑钢丝绳26接触配合构成摩擦副。

通过浮动机构，所述的滑动钢丝绳11与轮槽摩擦副的接触载荷由整个滑动摩擦机构的自重决定，通过增加配重块能够调节其接触载荷和滑动钢丝绳11在非水平状态下的张紧力，滑动钢丝绳在水平状态下与绳轮10接触时，其张紧力通过张紧螺栓调节；所述滚滑钢丝绳26与轮槽摩擦副的接触载荷由滚滑摩擦机构的整体自重决定，滚滑钢丝绳26的张紧力通过调节螺栓控制。

所述滚滑钢丝绳26在绳轮10往复转动过程中产生水平方向上的往复滑动，其滑动的位移量通过安装在水平固定架29上的位移传感器25测量得到，通过对比绳轮10轮槽的转动弧长和滚滑钢丝绳26的水平位移量，实现对滚滑钢丝绳26与轮槽间的滚滑接触状态进行监测。

如图7和8所示，浮动机构的4根导轨支架1固定在机架的底板16上，上滑块与上浮动支撑板20连接成为前后两组上支撑机构，并与滑动摩擦机构上端连接；下滑块与下浮动支撑板8固定成为左右两组下支撑机构，通过螺栓与滑动摩擦机构底部连接；在绳轮10与钢丝绳摩擦过程中保障摩擦副的接触载荷保持稳定。

如图3所示，溶液喷洒机构通过水泵21、软管12和容器12构成循环***，上端喷嘴23对准绳-轮接触摩擦副位置，在实验过程中进行溶液喷洒，实现钢丝绳-轮槽腐蚀摩擦环境的模拟，喷嘴23类型可任意更换实现不同溶液流量的喷洒。

本发明钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置的滑动摩擦监测方法，包括以下步骤：

a升高上支撑板4至一定高度，拧紧上滑块使其固定，安装左、右两块连接板，调整下滑块7高度，并将连接板与下浮动支撑板连接固定；

b确定钢丝绳-轮槽接触弧长，选择对应长度的滑动钢丝绳11，并对其表面油污进行清洗，通过螺纹钩和L形左连接板5-1上对应的螺纹孔，将滑动钢丝绳11左端固定，右端连接拉压力传感器，并固定在右连接板对应的螺纹孔处；此外，当滑动钢丝绳11设定在水平位置时，需要通过张紧螺栓30将滑动钢丝绳11的张紧力调整到设定值；

c松开上滑块和下滑块的限位螺栓，使滑动摩擦机构在重力作用下下降至滑动钢丝绳11与轮槽紧密接触。

d在容器13中倒入配制好的腐蚀溶液，打开水泵21开关，使溶液在软管中循环流动；

e设置变频电机15运行参数，打开电机开关，驱动绳轮9在一定参数下实现连续转动或正反循环转动；

f打开喷嘴23，滑动钢丝绳11与绳轮9在给定溶液腐蚀环境下进行滑动摩擦行为模拟，通过拉压力传感器22、动态扭矩传感器18以及数据采集卡和上位机软件，对钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，可计算得滑动钢丝绳11与轮槽见的滑动摩擦系数；

g待实验结束后，取下滑动钢丝绳11，通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滑动钢丝绳11的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

本发明钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置的滚滑摩擦监测方法，包括以下步骤：

（a）将滚滑钢丝绳26连接好拉压力传感器22，并将其固定在水平张紧板上，通过螺栓张紧到设定值；所述滚滑钢丝绳与轮槽摩擦副的接触载荷由安装有水平固定架、横向滑轨及平移滑块的钢丝绳安装架的整体自重决定，滚滑钢丝绳的张紧力通过调节螺栓控制；

（b）将水平固定架29通过螺栓固定在上支撑板4上；

（c）调整软管12走向，将其固定在水平张紧板27下表面，使喷嘴23对准滚滑钢丝绳26与轮槽接触区域；

（d）设置变频电机15参数，控制其正、反循环往复转动，并采集位移传感器（25）测量数据，分析其滚滑摩擦状态变化规律；其滑动的位移量通过安装在水平固定架上的位移传感器测量得到，通过对比绳轮轮槽的转动弧长和滚滑钢丝绳的水平位移量，实现对滚滑钢丝绳与轮槽间的滚滑接触状态进行监测；

（e）通过溶液喷洒机构对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液，滚滑钢丝绳11与绳轮9在给定腐蚀溶液环境下进行滚滑摩擦行为模拟，通过拉压力传感器22、动态扭矩传感器18以及数据采集卡和上位机，对滚滑钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，计算得到滚滑钢丝绳26与轮槽间的滚滑摩擦系数；

（f）待实验结束后，取下滚滑钢丝绳26，通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滚滑钢丝绳26的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

应当理解，对于本领域技术人员而言，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实例中的技术方案业可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式，而这些所有改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，包括：

绳轮支架，其上安装有绳轮，所述绳轮上安装有轮轴，所述轮轴的一端通过第一带座轴承安装在所述绳轮支架一端，轮轴另一端依次通过第二带座轴承、动态扭矩传感器与变频电机的驱动轴连接，绳轮外圆周面设有轮槽；

钢丝绳安装架，其上安装有钢丝绳，以实现所述钢丝绳与所述绳轮上轮槽实现滑动或滚滑摩擦，包括：

上支撑板，水平设置在所述绳轮正上方；

L形左连接板，连接在所述上支撑板一端且位于所述绳轮上轮槽一侧；

L形右连接板，连接在所述上支撑板另一端且位于所述绳轮上轮槽另一侧；

所述L形左连接板和L形右连接板上设有供滑动钢丝绳端部连接的连接孔，

滑动钢丝绳，其一端与L形左连接板连接，另一端与L形右连接板连接；

当所述滑动钢丝绳放置在所述轮槽中后，所述L形左连接板的底部和L形右连接板底部悬空设置；

所述滑动钢丝绳与连接板连接的任意一端连接有用以检测滑动钢丝绳受到的拉力的拉压力传感器；

横向滑轨，通过水平固定架设置在所述上支撑板上，其上通过平移滑块连接有水平张紧板；

滚滑钢丝绳，其一端与所述水平张紧板一端连接，另一端与水平张紧板另一端张紧连接；

所述滚滑钢丝绳与连接板连接的任意一端连接有用以检测滚滑钢丝绳受到的拉力的拉压力传感器；

位移传感器，用于检测所述滚滑钢丝绳的水平位移量；

导向机构，与所述钢丝绳安装架固定连接，用于使所述钢丝绳安装架能够相对所述绳轮实现上、下浮动；

溶液喷洒机构，用于对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液。

2.根据权利要求1所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，所述滚滑钢丝绳的一端通过螺栓与水平张紧板的一端螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，所述导向机构包括固定在绳轮支架上的竖向导轨、与竖向导轨配合的滑块，所述滑块通过浮动支撑板与所述钢丝绳安装架固定连接。

4.根据权利要求1所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，所述溶液喷洒机构包括：软管、水泵和容器，其中，所述软管一端与所述水泵连接，另一端跨过所述上支撑板后与所述容器连接；

所述上支撑板上开设有窗口，位于窗口处的软管上设有喷嘴，所述喷嘴对准钢丝绳与轮槽接触区域。

5.根据权利要求1所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，所述L形左连接板和L形右连接板在不同高度位置加工有所述多个供滑动钢丝绳端部连接的连接孔，以改变所述滑动钢丝绳与轮槽的接触长度。

6.根据权利要求3所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，所述滑块与竖向导轨之间设有紧固螺栓。

7.一种钢丝绳-轮槽的滑动摩擦监测方法，基于权利要求1~6中任一所述滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将钢丝绳安装架沿所述导向机构升高至一定高度；

（b）确定钢丝绳-轮槽接触弧长，选择对应长度的滑动钢丝绳（11），并对其表面油污进行清洗，通过螺纹钩和L形左连接板（5-1）上对应的螺纹孔，将滑动钢丝绳（11）左端固定，滑动钢丝绳（11）右端连接拉压力传感器，并固定在L形右连接板对应的螺纹孔处；此外，当滑动钢丝绳（11）设定在水平位置时，通过张紧螺栓（30）将滑动钢丝绳（11）的张紧力调整到设定值；

（c）在重力作用下，钢丝绳安装架沿导向机构下降，直至滑动钢丝绳（11）与轮槽紧密接触；滑动钢丝绳（11）整体可随钢丝绳安装架沿导向机构上、下移动；

所述的滑动钢丝绳与轮槽摩擦副的接触载荷由整个钢丝绳安装架的自重决定，通过增加配重块调节其接触载荷和滑动钢丝绳在非水平状态下的张紧力，滑动钢丝绳在水平状态下与绳轮接触时，其张紧力通过张紧螺栓调节；

（e）设置变频电机（15）运行参数，打开电机开关，驱动绳轮（9）在一定参数下实现连续转动或正反循环转动；

（f）通过溶液喷洒机构对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液，滑动钢丝绳（11）与绳轮（9）在给定腐蚀溶液环境下进行滑动摩擦行为模拟，通过拉压力传感器（22）、动态扭矩传感器（18）以及数据采集卡和上位机，对滑动钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，计算得到滑动钢丝绳（11）与轮槽间的滑动摩擦系数；

（g）待实验结束后，取下滑动钢丝绳（11），通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滑动钢丝绳（11）的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

8.一种钢丝绳-轮槽的滚滑摩擦监测方法，基于权利要求1~6中任一所述的钢丝绳-轮槽滚、滑摩擦耦合损伤监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将滚滑钢丝绳（26）连接好拉压力传感器（22），并将其固定在水平张紧板上，通过螺栓张紧到设定值；所述滚滑钢丝绳与轮槽摩擦副的接触载荷由安装有水平固定架、横向滑轨及平移滑块的钢丝绳安装架的整体自重决定，滚滑钢丝绳的张紧力通过调节螺栓控制；

（b）将水平固定架（29）通过螺栓固定在上支撑板（4）上；

（c）调整软管（12）走向，将其固定在水平张紧板（27）下表面，使喷嘴（23）对准滚滑钢丝绳（26）与轮槽接触区域；

（d）设置变频电机（15）参数，控制其正、反循环往复转动，并采集位移传感器（25）测量数据，分析其滚滑摩擦状态变化规律；其滑动的位移量通过安装在水平固定架上的位移传感器测量得到，通过对比绳轮轮槽的转动弧长和滚滑钢丝绳的水平位移量，实现对滚滑钢丝绳与轮槽间的滚滑接触状态进行监测；

（e）通过溶液喷洒机构对实验过程中绳轮接触摩擦副位置喷洒腐蚀溶液，滚滑钢丝绳（11）与绳轮（9）在给定腐蚀溶液环境下进行滚滑摩擦行为模拟，通过拉压力传感器（22）、动态扭矩传感器（18）以及数据采集卡和上位机，对滚滑钢丝绳的张力变化信号和扭矩信号进行检测，通过欧拉公式，计算得到滚滑钢丝绳（26）与轮槽间的滚滑摩擦系数；

（f）待实验结束后，取下滚滑钢丝绳（26），通过SEM-EDS、三维形貌测量仪、工业CT工具进行损伤特征检测，能够对滚滑钢丝绳（26）的磨损-腐蚀耦合损伤特征机理进行分析和揭示。

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