編織鋼絲繩由于其獨(dú)特的編織結(jié)構(gòu),強(qiáng)度高、防扭性強(qiáng)、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于張力架線施工中。架線作業(yè)過程中,編織鋼絲繩使用工況復(fù)雜,反復(fù)受到拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種載荷綜合作用,且其工作環(huán)境惡劣,常被酸雨侵蝕,砂石、繩體脫落物等雜質(zhì)黏著進(jìn)入繩體,在上述因素共同影響下,致使繩體磨損,加速疲勞斷裂失效。研究表明繩絲表面磨損對繩體力學(xué)性能影響較大,是造成繩體過早斷裂失效的主要原因。由于編織鋼絲繩被卷繞牽引經(jīng)過卷筒過程中受載最為復(fù)雜、繩體最易發(fā)生磨損。因此,本文以YS9-8×19編織鋼絲繩為研究對象,開展編織鋼絲繩牽引過程力學(xué)及磨損斷裂失效機(jī)理研究,為繩體壽命預(yù)估及牽引機(jī)構(gòu)優(yōu)化提供理論支撐,具有重要的理論價值和工程意義。具體研究內(nèi)容如下:(1)借助報廢繩體進(jìn)行磨損和斷絲機(jī)制分析:對架線施工現(xiàn)場報廢的牽引用編織鋼絲繩進(jìn)行拆股試驗和樣本制備,進(jìn)行宏觀和微觀形貌檢測分析。觀測磨損、斷絲位置,并對磨損表面及繩絲斷口進(jìn)行微觀形貌、組織結(jié)構(gòu)、能譜檢測分析,結(jié)合摩擦學(xué)原理分析確定其磨損及斷絲失效機(jī)制;并依據(jù)磨損位置將繩體磨損分為外部磨損和內(nèi)部磨損兩種。(2)外部磨損研究及其磨損量模型構(gòu)建:繩體“繞進(jìn)-繞出”牽引卷筒依次經(jīng)過“直線-過渡-彎曲”三種狀態(tài),繩體與卷筒繩槽間接觸磨損屬于外部磨損,分析鋼絲繩在此過程中張力變化規(guī)律,探索其最大張力位置和張力變化規(guī)律,構(gòu)建“繩-輪”接觸模型,對繩與輪槽間接觸點(diǎn)個數(shù)和接觸點(diǎn)應(yīng)力進(jìn)行求解;根據(jù)N·B·克拉蓋爾斯基固體疲勞磨損理論,結(jié)合張力架線實際工況,構(gòu)建牽引過程相對磨損量模型I,分析影響外部磨損因素。(3)內(nèi)部磨損研究及其磨損量模型構(gòu)建:牽引過程中鋼絲繩股間絲、同股芯絲與內(nèi)層絲、內(nèi)層絲與外層絲之間的接觸磨損屬于內(nèi)部磨損。結(jié)合繩體結(jié)構(gòu)及其受載特性,確定股間絲的接觸磨損是內(nèi)部磨損最主要形式;分析卷繞過程股間絲接觸狀態(tài),計算內(nèi)部接觸點(diǎn)個數(shù)、牽引過程股間絲于過渡段和彎曲段微動距離、接觸點(diǎn)接觸壓力;基于此,構(gòu)建兩種內(nèi)部磨損量模型:基于磨痕幾何特征,構(gòu)建股間絲磨損量幾何計算模型W_j;基于Archard粘著磨損理論,構(gòu)建股間絲磨損量理論模型W_l,并獲得影響內(nèi)部磨損主要因素。(4)卷繞牽引過程摩擦磨損試驗:以YS9-8×19編織鋼絲繩為樣本,借助鋼絲繩彎曲摩擦磨損試驗裝置,模擬卷繞牽引過程,對繩體進(jìn)行摩擦磨損試驗研究。對實驗樣本磨損、斷絲位置及其宏觀、微觀形貌進(jìn)行檢測,并與實際工況報廢樣本檢測結(jié)果對比分析;對繩絲磨損寬度、深度進(jìn)行檢測,獲得試驗?zāi)p體積,并計算兩種內(nèi)部磨損模型的磨損體積,對比試驗值和計算值,驗證內(nèi)部磨損模型正確性;對比不同輪徑下內(nèi)、外磨損程度,驗證外部磨損、內(nèi)部磨損理論分析的合理性。
【學(xué)位單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM75
【部分圖文】：

第一章 緒 論究背景于鋼絲繩具有強(qiáng)度高、彈性好、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多個工按照其成型方式可分為捻制型鋼絲繩和編織型鋼絲繩兩大類，其中捻制型捻制成繩股，繩股再捻制成繩，但是該類鋼絲繩在工程應(yīng)用過程中受張力，使繩體受載不均。而編織型鋼絲繩由兩組（左向捻股、右向捻股）股數(shù)股鋼絲繩對稱編織而成，正由于其對稱編織的制繩方式使繩體受張力過程等、方向相反的力矩，使其具有不旋轉(zhuǎn)特性[1]，因此被作為牽引用鋼絲繩張力架設(shè)施工中。圖 1.1 為編織型鋼絲繩實物圖。

圖 1.2 張力架線施工圖繩作為牽引繩完成導(dǎo)線在鐵塔間的架設(shè)，其牽引過卷筒時受綜合作用，同時由于工作環(huán)境惡劣，常被酸雨侵蝕，砂石、繩體，在上述因素的共同影響下，致使鋼絲繩體在此工況下絲并最終失效。電纜張力架線用牽引機(jī)如圖1.3所示。

扭等多種載荷綜合作用，同時由于工作環(huán)境惡劣，常被酸雨侵蝕，砂石、繩體脫落物等雜質(zhì)黏著進(jìn)入繩體，在上述因素的共同影響下，致使鋼絲繩體在此工況下最易產(chǎn)生摩擦磨損和疲勞斷絲并最終失效。電纜張力架線用牽引機(jī)如圖1.3所示。圖 1.3 電纜張力架線用牽引機(jī)隨著架線作業(yè)過程牽引力及牽引速度的不斷提高，繩體由拉伸、彎曲載荷而產(chǎn)生的拉伸及彎曲等應(yīng)力也越來越大，加速繩體磨損、疲勞斷裂失效，為架線作業(yè)帶來巨大的安全隱患和財產(chǎn)損失。繩體磨損、斷裂失效一直是困擾送變電企業(yè)架線施工的關(guān)鍵問題。然而目前送變電企業(yè)對繩體失效報廢的檢測僅憑經(jīng)驗判斷，由此過早報廢繩體往往產(chǎn)生巨大浪費(fèi)，反之則不能及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部磨損斷裂會造成安全隱患。因此，有必要進(jìn)行編織鋼絲繩牽引過卷筒過程中繩絲力學(xué)及摩擦磨損性能研究，為該類鋼絲繩磨損、斷裂失效機(jī)理分析及壽命預(yù)估等提供理論基礎(chǔ)。
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本文編號：2883088