CN103940733A - 一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台 - Google Patents

Abstract

一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，包括支撑台架、加载系统、动力系统和测量系统，支撑台架包括底梁，底梁两端设有支撑立柱，支撑立柱上设有滑轮支架和调节支架，滑轮支架上设有定滑轮，调节支架上设有固定挂钩，底梁中部设有轴承座，摆动杆中部通过轴承铰接在轴承座上，摆动杆上端设有衬垫，衬垫上开设弧形凹槽；加载系统包括搭设在衬垫弧形凹槽上的钢丝绳，钢丝绳一端与固定挂钩连接，钢丝绳另一端绕过定滑轮后与液压缸活塞杆相连；动力系统包括激振器，激振器通过连杆与摆动杆下端铰接；测量系统包括拉力传感器和应变片。本发明可模拟摩擦式提升机实际工况，可实现变频率、变幅值、变载荷及变弧度微滑移摩擦试验。

Description

一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台

技术领域

本发明专利涉及一种模拟摩擦式提升机实际工况的摩擦衬垫微滑移试验平台，可以实现提升钢丝绳与摩擦衬垫之间微小振幅的摩擦滑移，用来研究提升钢丝绳与摩擦衬垫间的动态摩擦行为以及摩擦衬垫材料及增摩油脂的摩擦学性能。

背景技术

多绳摩擦式提升机以其提升能力大，提升高度大，安全系数高，消耗功率低，机器尺寸小，造价便宜等显著优点，被越来越多地用于深井及超深矿井的矿井提升中。摩擦提升依靠钢丝绳与衬垫的摩擦力来传递作用力，摩擦衬垫与钢丝绳构成对偶摩擦副，二者之间摩擦系数的高低直接影响着提升机的各项性能，如提升能力、工作效率和安全性等。钢丝绳与衬垫均为弹性体，导致提升机在正常工作过程中会出现蠕动，蠕动即正常的弹性滑动，一般认为其速度为7mm/s；同时由于钢丝绳工作中不可避免的出现振动也会使钢丝绳与衬垫间产生微小振幅滑动，特别是随着深井高产矿井的发展，提升绳长度及载荷不断增大，弹性滑动与振动的加剧往往会改变钢丝绳与衬垫的摩擦机制，可能使摩擦力不足以克服摩擦轮两侧张力差造成提升机打滑，另外频繁振动也会使钢丝绳与衬垫产生额外摩擦而改变其摩擦工况；在摩擦式提升机中的钢丝绳增摩油脂不仅可以适当提高摩擦系数，还能减少钢丝绳的锈蚀，但钢丝绳、衬垫及增摩油脂三者的匹配获得较高的摩擦系数需要大量的实验。上述因素均可能影响摩擦式提升机的摩擦传动能力及安全可靠性。因此,研制一种模拟摩擦式提升机实际工况的摩擦衬垫的微摩擦滑移试验平台，开展钢丝绳与衬垫间的动态摩擦行为、微滑移摩擦机理及其影响因素研究，对于探讨微滑移摩擦引起的摩擦系数变化和衬垫磨损现象，探索钢丝绳、衬垫及增摩油脂之间的匹配摩擦性能有着重要意义。

目前对于钢丝绳与衬垫的摩擦试验机已开展了相关研究，专利号为200510134988.1公布了一种钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，采用平面法通过控制系统实现钢丝绳与衬垫相对滑速0.5m/s到6m/s无极变换,该试验机只能实现单向、匀速滑动。专利号为201110436607.0公布了一种矿井摩擦提升机衬垫滑动摩擦试验机，采用轮式法通过变频器实现不同速度、加速度下的摩擦滑动工况，但其试验纯粹是打滑工况，实际上是一种失效试验。专利申请号为201010567284.4公开了一种“摩擦衬垫检测机”，通过一个浮动装置可以准确测量摩擦力，但试验参数比较单一。现有钢丝绳与衬垫摩擦试验机存在的问题主要有：（1）多数试验机都是采用平面法（两块衬垫夹持钢丝绳然后抽动钢丝绳）来进行衬垫摩擦试验，这与实际工况中摩擦轮上圆弧形衬垫与钢丝绳摩擦情况不符；（2）已有试验机只进行单向滑动试验，不能进行往复微滑动试验，在实际工况中，由于振动等原因导致钢丝绳张力的变化，往复的微幅滑移频繁出现；（3）已有试验机试验参数比较单一，不能实现载荷、幅值、频率及摩擦弧度的变化试验。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对上述技术中存在的问题，提供一种模拟摩擦式提升机实际工况的可实现滑移幅值、频率、载荷及弧度变化的摩擦衬垫微滑移试验平台。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，包括支撑台架、加载系统、动力系统和测量系统，所述支撑台架包括底梁，底梁两端设有支撑立柱，支撑立柱上设有竖直位置可调的滑轮支架和调节支架，滑轮支架上设有定滑轮，调节支架上设有水平位置可调的固定挂钩，底梁中部设有轴承座，摆动杆中部通过轴承铰接在轴承座上，摆动杆上端设有衬垫，衬垫上开设弧形凹槽；所述加载系统包括搭设在衬垫弧形凹槽上的钢丝绳，钢丝绳一端与固定挂钩连接，钢丝绳另一端绕过定滑轮后与液压缸活塞杆相连；所述动力系统包括激振器,激振器通过连杆与摆动杆下端铰接；所述测量系统包括拉力传感器和应变片，拉力传感器设置在钢丝绳上，应变片设置在摆动杆上。

在本发明中，优选的，所述弧形凹槽两端边缘为圆弧面。

在本发明中，优选的，所述液压缸的液压管路与蓄能器连接。

在本发明中，优选的，所述轴承座和摆动杆均开设有销孔，销孔内穿设安全销。

有益效果：本发明微滑移试验平台采用弧形衬垫槽与钢丝绳接触形成对偶摩擦副，更贴近摩擦提升实际工况，加载系统采用液压缸驱动加载力大且稳定；配合不同的载荷可实现变频率、变幅值、变载荷及变弧度微滑移摩擦试验，试验参数多样，可研究不同的工况因素对摩擦衬垫摩擦学性能的影响；通过应变片法测量摆动杆弯矩来计算摩擦力，能实现动态摩擦力的实时准确测量。

附图说明

图1为本发明的主视结构图;

图2为图1中的A-A向视图；

图3为图1中的B-B向视图。

图中：1-顶梁，2-支撑立柱，3-定滑轮，4-第一调节螺栓，5-应变片，6-液压缸，7-支架，8-底梁，9-固定角钢，10-激振器，11-激振器座，12-连杆，13-安全销，14-轴承座，15-第二调节螺栓，16-摆动杆，17-钢丝绳，18-滑轮支架，19-拉力传感器，20-固定挂钩，21-调节支架，22-衬垫，23-固定销，24-衬垫夹具，25-轴承，26-螺栓。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至3所示，本发明的提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台包括支撑台架、加载系统、动力系统和测量系统组成。

支撑台架包括底梁8，底梁8通过固定角钢9固定，底梁8两端各焊接有一根支撑立柱2，支撑立柱2上端焊接顶梁1，支撑立柱2上沿竖直方向开设有一排固定孔，滑轮支架18和调节支架2分别通过第一调节螺栓4和第二调节螺栓15与支撑立柱2固定，通过第一调节螺栓4和第二调节螺栓15可分别调整滑轮支架18和调节支架2在竖直方向上的位置。滑轮支架18上固定有定滑轮3。调节支架21上沿水平方向开设有一排固定孔，固定挂钩20通过调节螺栓与调节支架21固定，通过调节螺栓可调整固定挂钩20在水平方向上的位置。底梁8中部通过螺栓固定轴承座14，摆动杆16中部通过轴承25铰接在轴承座14上，摆动杆16可绕轴承座14摆动，摆动杆16上端通过螺栓26固定衬垫夹具25，衬垫22通过固定销23固定在衬垫夹具25上，衬垫22上开设弧形凹槽，弧形凹槽的圆弧中心与摆动杆16摆动中心重合，为避免对钢丝绳17造成磨损，弧形凹槽两端边缘为圆弧面。

加载系统包括搭设在衬垫22弧形凹槽上的钢丝绳17，钢丝绳17一端与固定挂钩20连接，钢丝绳17另一端绕过定滑轮3后与液压缸6活塞杆相连，液压缸6通过支架7固定，液压缸6的液压管路与蓄能器连接。安装钢丝绳17时，可以通过调整固定挂钩20在水平方向上的位置来补偿丝绳17的长度，并使钢丝绳17处于松弛状态。

动力系统包括激振器10,激振器10固定在激振器座11上，激振器10的激振头通过连杆12与摆动杆16下端铰接形成转动副，该转动副转动中心和摆动杆摆动中心的距离等于衬垫22上弧形凹槽的圆弧半径。由于激振器10出力方向为水平直线，而摆动杆16下端运动为弧形轨迹，所以在设定的摆动杆16最大摆动角度范围内，摆动杆16下端铰接点在竖直方向会有微量位移，为了补偿摆动杆垂直方向的位移从而使激振器10正常激振，在摆动杆16下端铰接孔内沿竖直方向进行微量扩锪。另外，为了便于对激振器10进行安装定位，在轴承座14和摆动杆16上相对应的位置均开设有销孔，销孔内穿设安全销13，这样可以防止安装时摆动杆16下端摆动。

测量系统包括拉力传感器19和应变片5。拉力传感器19通过卡扣拉环安装在钢丝绳17的两侧。应变片5贴附在摆动杆16上，用于动态测量摆动杆16的弯矩M，衬垫22与钢丝绳17之间摩擦力F、摩擦力受力点到摆动杆摆动中心的距离L和摆动杆16的弯矩M之间满足以下关系：M=L*F，通过计算F可实现动态摩擦力的实时准确测量。

本发明微滑移试验平台的操作步骤：首先拔出安全销13，对应变片5进行事先标定，然后通过手动油泵供油控制液压缸6收缩活塞杆并缓慢施加拉力，钢丝绳17逐渐被拉紧，当应变片5刚刚出现稳定的设定微幅测量值时，通过计算机程序控制激振器10按设定的频率、振幅进行激振，带动摆动杆16摆振，从而衬垫22与钢丝绳17之间产生相对滑动，液压缸6继续进行加载，直到拉力传感器19的示值达到设定力值时，液压缸6停止加载，并通过蓄能器保持液压缸出力恒定。实验过程中计算机实时记录拉力传感器19的拉力以及应变片5测量的摩擦力。改变激振器10控制参数可实现变频率、变幅值的微滑移摩擦试验；改变液压缸6的出力可实现变载荷微滑移摩擦试验；改变衬垫22加工弧度，并通过第一调节螺栓4、第二调节螺栓15改变滑轮支架18和调节支架21的竖直位置，使钢丝绳17与衬垫22凹槽弧两端分离点相切，实现变弧度微滑移摩擦试验；通过将钢丝绳17涂抹增摩油脂进行对比试验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，包括支撑台架、加载系统、动力系统和测量系统，其特征在于：所述支撑台架包括底梁（8），底梁（8）两端设有支撑立柱（2），支撑立柱（2）上设有竖直位置可调的滑轮支架（18）和调节支架（21），滑轮支架（18）上设有定滑轮（3），调节支架（21）上设有水平位置可调的固定挂钩（20），底梁（8）中部设有轴承座（14），摆动杆（16）中部通过轴承（25）铰接在轴承座（14）上，摆动杆（16）上端设有衬垫（22），衬垫（22）上开设弧形凹槽；所述加载系统包括搭设在衬垫（22）弧形凹槽上的钢丝绳（17），钢丝绳（17）一端与固定挂钩（20）连接，钢丝绳（17）另一端绕过定滑轮（3）后与液压缸（6）活塞杆相连；所述动力系统包括激振器(10),激振器(10)通过连杆（12）与摆动杆（16）下端铰接；所述测量系统包括拉力传感器（19）和应变片（5），拉力传感器（19）设置在钢丝绳（17）上，应变片（5）设置在摆动杆（16）上。

2.根据权利要求1所述的一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，其特征在于：所述弧形凹槽两端边缘为圆弧面。

3.根据权利要求1所述的一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，其特征在于：所述液压缸（6）的液压管路与蓄能器连接。

4.根据权利要求1所述的一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，其特征在于：所述轴承座（14）和摆动杆（16）均开设有销孔，销孔内穿设安全销（13）。