一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺的制作方法
【專利摘要】一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，包括支撐臺架、加載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，支撐臺架包括底梁，底梁兩端設(shè)有支撐立柱，支撐立柱上設(shè)有滑輪支架和調(diào)節(jié)支架，滑輪支架上設(shè)有定滑輪，調(diào)節(jié)支架上設(shè)有固定掛鉤，底梁中部設(shè)有軸承座，擺動桿中部通過軸承鉸接在軸承座上，擺動桿上端設(shè)有襯墊，襯墊上開設(shè)弧形凹槽；加載系統(tǒng)包括搭設(shè)在襯墊弧形凹槽上的鋼絲繩，鋼絲繩一端與固定掛鉤連接，鋼絲繩另一端繞過定滑輪后與液壓缸活塞桿相連；動力系統(tǒng)包括激振器，激振器通過連桿與擺動桿下端鉸接；測量系統(tǒng)包括拉力傳感器和應變片。本發(fā)明可模擬摩擦式提升機實際工況，可實現(xiàn)變頻率、變幅值、變載荷及變弧度微滑移摩擦試驗。
【專利說明】一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種模擬摩擦式提升機實際工況的摩擦襯墊微滑移試驗平臺，可以實現(xiàn)提升鋼絲繩與摩擦襯墊之間微小振幅的摩擦滑移，用來研究提升鋼絲繩與摩擦襯墊間的動態(tài)摩擦行為以及摩擦襯墊材料及增摩油脂的摩擦學性能。
【背景技術(shù)】
[0002]多繩摩擦式提升機以其提升能力大，提升高度大，安全系數(shù)高，消耗功率低，機器尺寸小，造價便宜等顯著優(yōu)點，被越來越多地用于深井及超深礦井的礦井提升中。摩擦提升依靠鋼絲繩與襯墊的摩擦力來傳遞作用力，摩擦襯墊與鋼絲繩構(gòu)成對偶摩擦副，二者之間摩擦系數(shù)的高低直接影響著提升機的各項性能，如提升能力、工作效率和安全性等。鋼絲繩與襯墊均為彈性體，導致提升機在正常工作過程中會出現(xiàn)蠕動，蠕動即正常的彈性滑動，一般認為其速度為7mm/s ;同時由于鋼絲繩工作中不可避免的出現(xiàn)振動也會使鋼絲繩與襯墊間產(chǎn)生微小振幅滑動，特別是隨著深井高產(chǎn)礦井的發(fā)展，提升繩長度及載荷不斷增大，彈性滑動與振動的加劇往往會改變鋼絲繩與襯墊的摩擦機制，可能使摩擦力不足以克服摩擦輪兩側(cè)張力差造成提升機打滑，另外頻繁振動也會使鋼絲繩與襯墊產(chǎn)生額外摩擦而改變其摩擦工況；在摩擦式提升機中的鋼絲繩增摩油脂不僅可以適當提高摩擦系數(shù)，還能減少鋼絲繩的銹蝕，但鋼絲繩、襯墊及增摩油脂三者的匹配獲得較高的摩擦系數(shù)需要大量的實驗。上述因素均可能影響摩擦式提升機的摩擦傳動能力及安全可靠性。因此，研制一種模擬摩擦式提升機實際工況的摩擦襯墊的微摩擦滑移試驗平臺，開展鋼絲繩與襯墊間的動態(tài)摩擦行為、微滑移摩擦機理及其影響因素研究，對于探討微滑移摩擦引起的摩擦系數(shù)變化和襯墊磨損現(xiàn)象，探索鋼絲繩、襯墊及增摩油脂之間的匹配摩擦性能有著重要意義。
[0003]目前對于鋼絲繩與襯墊的摩擦試驗機已開展了相關(guān)研究，專利號為200510134988.1公布了一種鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，采用平面法通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)鋼絲繩與襯墊相對滑速0.5m/s到6m/s無極變換，該試驗機只能實現(xiàn)單向、勻速滑動。專利號為201110436607.0公布了一種礦井摩擦提升機襯墊滑動摩擦試驗機，采用輪式法通過變頻器實現(xiàn)不同速度、加速度下的摩擦滑動工況，但其試驗純粹是打滑工況，實際上是一種失效試驗。專利申請?zhí)枮?01010567284.4公開了一種“摩擦襯墊檢測機”，通過一個浮動裝置可以準確測量摩擦力，但試驗參數(shù)比較單一。現(xiàn)有鋼絲繩與襯墊摩擦試驗機存在的問題主要有:(I)多數(shù)試驗機都是采用平面法(兩塊襯墊夾持鋼絲繩然后抽動鋼絲繩)來進行襯墊摩擦試驗，這與實際工況中摩擦輪上圓弧形襯墊與鋼絲繩摩擦情況不符；(2)已有試驗機只進行單向滑動試驗，不能進行往復微滑動試驗，在實際工況中，由于振動等原因?qū)е落摻z繩張力的變化，往復的微幅滑移頻繁出現(xiàn)；(3)已有試驗機試驗參數(shù)比較單一，不能實現(xiàn)載荷、幅值、頻率及摩擦弧度的變化試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)中存在的問題，提供一種模擬摩擦式提升機實際工況的可實現(xiàn)滑移幅值、頻率、載荷及弧度變化的摩擦襯墊微滑移試驗平臺。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0006]一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，包括支撐臺架、加載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，所述支撐臺架包括底梁，底梁兩端設(shè)有支撐立柱，支撐立柱上設(shè)有豎直位置可調(diào)的滑輪支架和調(diào)節(jié)支架，滑輪支架上設(shè)有定滑輪，調(diào)節(jié)支架上設(shè)有水平位置可調(diào)的固定掛鉤，底梁中部設(shè)有軸承座,擺動桿中部通過軸承鉸接在軸承座上,擺動桿上端設(shè)有襯墊,襯墊上開設(shè)弧形凹槽；所述加載系統(tǒng)包括搭設(shè)在襯墊弧形凹槽上的鋼絲繩，鋼絲繩一端與固定掛鉤連接，鋼絲繩另一端繞過定滑輪后與液壓缸活塞桿相連；所述動力系統(tǒng)包括激振器，激振器通過連桿與擺動桿下端鉸接；所述測量系統(tǒng)包括拉力傳感器和應變片，拉力傳感器設(shè)置在鋼絲繩上，應變片設(shè)置在擺動桿上。
[0007]在本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述弧形凹槽兩端邊緣為圓弧面。
[0008]在本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述液壓缸的液壓管路與蓄能器連接。
[0009]在本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述軸承座和擺動桿均開設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)穿設(shè)安全銷。
[0010]有益效果:本發(fā)明微滑移試驗平臺采用弧形襯墊槽與鋼絲繩接觸形成對偶摩擦畐0，更貼近摩擦提升實際工況，加載系統(tǒng)采用液壓缸驅(qū)動加載力大且穩(wěn)定；配合不同的載荷可實現(xiàn)變頻率、變幅值、變載荷及變弧度微滑移摩擦試驗，試驗參數(shù)多樣，可研究不同的工況因素對摩擦襯墊摩擦學性能的影響；通過應變片法測量擺動桿彎矩來計算摩擦力，能實現(xiàn)動態(tài)摩擦力的實時準確測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為圖1中的A-A向視圖；
[0013]圖3為圖1中的B-B向視圖。
[0014]圖中:1-頂梁，2-支撐立柱，3-定滑輪，4-第一調(diào)節(jié)螺栓，5-應變片，6_液壓缸，7-支架，8-底梁，9-固定角鋼，10-激振器，11-激振器座，12-連桿，13-安全銷，14-軸承座，15-第二調(diào)節(jié)螺栓，16-擺動桿，17-鋼絲繩，18-滑輪支架，19-拉力傳感器，20-固定掛鉤，21-調(diào)節(jié)支架，22-襯墊，23-固定銷，24-襯墊夾具，25-軸承，26-螺栓。
【具體實施方式】:
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0016]如圖1至3所示，本發(fā)明的提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺包括支撐臺架、加載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成。
[0017]支撐臺架包括底梁8，底梁8通過固定角鋼9固定，底梁8兩端各焊接有一根支撐立柱2，支撐立柱2上端焊接頂梁1，支撐立柱2上沿豎直方向開設(shè)有一排固定孔，滑輪支架18和調(diào)節(jié)支架2分別通過第一調(diào)節(jié)螺栓4和第二調(diào)節(jié)螺栓15與支撐立柱2固定，通過第一調(diào)節(jié)螺栓4和第二調(diào)節(jié)螺栓15可分別調(diào)整滑輪支架18和調(diào)節(jié)支架2在豎直方向上的位置?；喼Ъ?8上固定有定滑輪3。調(diào)節(jié)支架21上沿水平方向開設(shè)有一排固定孔，固定掛鉤20通過調(diào)節(jié)螺栓與調(diào)節(jié)支架21固定，通過調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)整固定掛鉤20在水平方向上的位置。底梁8中部通過螺栓固定軸承座14，擺動桿16中部通過軸承25鉸接在軸承座14上,擺動桿16可繞軸承座14擺動，擺動桿16上端通過螺栓26固定襯墊夾具25，襯墊22通過固定銷23固定在襯墊夾具25上，襯墊22上開設(shè)弧形凹槽，弧形凹槽的圓弧中心與擺動桿16擺動中心重合，為避免對鋼絲繩17造成磨損，弧形凹槽兩端邊緣為圓弧面。
[0018]加載系統(tǒng)包括搭設(shè)在襯墊22弧形凹槽上的鋼絲繩17，鋼絲繩17 —端與固定掛鉤20連接，鋼絲繩17另一端繞過定滑輪3后與液壓缸6活塞桿相連，液壓缸6通過支架7固定，液壓缸6的液壓管路與蓄能器連接。安裝鋼絲繩17時，可以通過調(diào)整固定掛鉤20在水平方向上的位置來補償絲繩17的長度，并使鋼絲繩17處于松弛狀態(tài)。
[0019]動力系統(tǒng)包括激振器10，激振器10固定在激振器座11上，激振器10的激振頭通過連桿12與擺動桿16下端鉸接形成轉(zhuǎn)動副，該轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動中心和擺動桿擺動中心的距離等于襯墊22上弧形凹槽的圓弧半徑。由于激振器10出力方向為水平直線，而擺動桿16下端運動為弧形軌跡，所以在設(shè)定的擺動桿16最大擺動角度范圍內(nèi)，擺動桿16下端鉸接點在豎直方向會有微量位移，為了補償擺動桿垂直方向的位移從而使激振器10正常激振,在擺動桿16下端鉸接孔內(nèi)沿豎直方向進行微量擴锪。另外，為了便于對激振器10進行安裝定位，在軸承座14和擺動桿16上相對應的位置均開設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)穿設(shè)安全銷13，這樣可以防止安裝時擺動桿16下端擺動。
[0020]測量系統(tǒng)包括拉力傳感器19和應變片5。拉力傳感器19通過卡扣拉環(huán)安裝在鋼絲繩17的兩側(cè)。應變片5貼附在擺動桿16上，用于動態(tài)測量擺動桿16的彎矩M，襯墊22與鋼絲繩17之間摩擦力F、摩擦力受力點到擺動桿擺動中心的距離L和擺動桿16的彎矩M之間滿足以下關(guān)系:M=L*F,通過計算F可實現(xiàn)動態(tài)摩擦力的實時準確測量。
[0021]本發(fā)明微滑移試驗平臺的操作步驟:首先拔出安全銷13，對應變片5進行事先標定，然后通過手動油泵供油控制液壓缸6收縮活塞桿并緩慢施加拉力，鋼絲繩17逐漸被拉緊，當應變片5剛剛出現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)定微幅測量值時，通過計算機程序控制激振器10按設(shè)定的頻率、振幅進行激振，帶動擺動桿16擺振，從而襯墊22與鋼絲繩17之間產(chǎn)生相對滑動，液壓缸6繼續(xù)進行加載，直到拉力傳感器19的示值達到設(shè)定力值時，液壓缸6停止加載，并通過蓄能器保持液壓缸出力恒定。實驗過程中計算機實時記錄拉力傳感器19的拉力以及應變片5測量的摩擦力。改變激振器10控制參數(shù)可實現(xiàn)變頻率、變幅值的微滑移摩擦試驗；改變液壓缸6的出力可實現(xiàn)變載荷微滑移摩擦試驗；改變襯墊22加工弧度，并通過第一調(diào)節(jié)螺栓4、第二調(diào)節(jié)螺栓15改變滑輪支架18和調(diào)節(jié)支架21的豎直位置，使鋼絲繩17與襯墊22凹槽弧兩端分離點相切，實現(xiàn)變弧度微滑移摩擦試驗；通過將鋼絲繩17涂抹增摩油脂進行對比試驗。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，包括支撐臺架、加載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐臺架包括底梁(8)，底梁(8)兩端設(shè)有支撐立柱(2)，支撐立柱(2)上設(shè)有豎直位置可調(diào)的滑輪支架(18)和調(diào)節(jié)支架(21)，滑輪支架(18)上設(shè)有定滑輪(3)，調(diào)節(jié)支架(21)上設(shè)有水平位置可調(diào)的固定掛鉤(20)，底梁(8)中部設(shè)有軸承座(14)，擺動桿(16)中部通過軸承(25)鉸接在軸承座(14)上，擺動桿(16)上端設(shè)有襯墊(22)，襯墊(22)上開設(shè)弧形凹槽；所述加載系統(tǒng)包括搭設(shè)在襯墊(22)弧形凹槽上的鋼絲繩(17)，鋼絲繩(17) —端與固定掛鉤(20)連接，鋼絲繩(17)另一端繞過定滑輪(3)后與液壓缸(6)活塞桿相連；所述動力系統(tǒng)包括激振器(10)，激振器(10)通過連桿(12)與擺動桿(16)下端鉸接；所述測量系統(tǒng)包括拉力傳感器(19)和應變片(5)，拉力傳感器(19)設(shè)置在鋼絲繩(17 )上，應變片(5 )設(shè)置在擺動桿(16 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，其特征在于:所述弧形凹槽兩端邊緣為圓弧面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，其特征在于:所述液壓缸(6)的液壓管路與蓄能器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升機摩擦襯墊的微滑移試驗平臺，其特征在于:所述軸承座(14)和擺動桿(16)均開設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)穿設(shè)安全銷(13)。
【文檔編號】G01N19/02GK103940733SQ201410161230
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】張德坤, 郭永波, 王大剛 申請人:中國礦業(yè)大學