基于磁特性参数的钢丝绳LMA型损伤检测研究

摘要

钢丝绳因具有运行平稳可靠、弯曲性能和弹性较好等优点，常常被视为理想受拉构件而广泛应用在电梯起重、交通和矿山等多个领域。作为承受拉力的重要构件，钢丝绳的实际剩余强度直接关系到人员生命和生产安全。LMA型损伤是指钢丝绳在轴向较长的范围内有效金属断面积的缓慢减小，包括钢丝绳横截面积减少和钢丝绳产生疲劳损伤。该类损伤会使钢丝绳的实际剩余强度下降，造成事故的发生。因此，对钢丝绳LMA型损伤的研究和检测装置的设计与制作具有重要的意义。 本文主要研究工作如下： （1）从钢丝绳自身的特性入手，分析了钢丝绳的损伤形式和损伤特点。阐述了磁性的来源，总结了钢丝绳磁化阶段的特点，研究了钢丝绳的磁特性。 （2）研究了钢丝绳的断裂过程。结合钢丝绳内部结构的变化，分析了疲劳损伤导致钢丝绳磁特性参数发生变化的原因。研究了钢丝绳的磁特性为根据，奠定了基于磁参数的LMA型损伤检测的理论基础。 （3）依据以上分析和磁路定律，对钢丝绳磁参数检测传感器进行了结构与参数的设计。基于钢丝绳的结构特点和励磁原理，选择线圈励磁法作为励磁方式，对励磁器结构和励磁磁场进行了分析，确定了励磁线圈匝数与励磁电流大小。选用套筒式检测装置组建了磁回路，确定了套筒和磁极的参数。考虑到LMA型损伤的特点，检测部分使用线圈检测法作为检测方法，根据励磁部分和辅助部分确定线圈匝数和线圈长度。最后，根据以上分析制作了钢丝绳磁参数检测传感器，并对积分电路进行了设计和制作。 （4）设计并搭建了钢丝绳磁参数检测实验系统，并针对钢丝绳不同种类的损伤制作了相应的钢丝绳试件。使用钢丝绳磁参数检测实验系统对不同损伤种类和损伤程度的钢丝绳试件进行检测实验，研究了试件磁参数的获得方法，计算了每根试件的磁参数，获得了磁参数与损伤程度之间的关系。通过逐步增大输入电流的方法绘制出了每根试件的磁滞回线，获得了磁滞回线与剩余强度之间的关系，分析了磁滞回线的变化规律。得出了钢丝绳磁参数与损伤后的剩余强度之间的关系。

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