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摩擦衬垫(简称衬垫)是摩擦式提升机的一个重要组成部分摩擦系 数是衡量衬垫性能优劣的重要参数之一,摩擦衬垫摩擦系数的大小关系 到提升机设计和运行时的可靠性和安全性,因此对衬垫的摩擦系数进行 准确的测量对提高提升机的运行效率和运行安全性有重要的意义.本文 将介绍一种新型衬热摩擦系数测量装置的设计。
在该课题的研究过程中,主要选择钢丝绳一衬垫作为摩擦副,针对 该课题的要求,提出了三种有效测试方案来研究该摩擦副的摩擦陛能。
轮式法:也可称作模型法.即模拟矿井上钢丝绳与衬垫的接触 状况,将钢丝绳搭绕在摩擦轮上(衬热安装在摩擦轮上),利用两端悬 挂重物的方法,使钢丝绳和衬热间发生相对滑动.钢丝绳与卷简的尺寸 比仍按实际提升机设计规范,只是将实际提升机进行缩小,通过测试可得到衬垫的摩擦系数值。
平面法:即取一钢丝绳和衬垫,使它们加紧,通过外力作用，钢丝绳与衬垫相对运动.这种方法主要考虑钢丝绳直径与卷简直径相比 要小得多,因此可近似看成钢丝绳在一小段衬垫上作平面运动."平面法"属于直线摩擦,与摩擦轮的圆弧摩擦有所区别,可视作是摩擦轮上个微弧段"上的摩擦,因此,平面法所测摩擦系数,只相当于摩擦 轮上某一点的摩擦系数,其测量值并不能直接作为钢丝绳与摩擦轮衬垫 的使用摩擦系数,需要进行当量变换。
现场实测法:即在实际煤矿生产条什下进行测量.相比较而 言,平面法的测试最为简单,它所需试验设备简单,且材料少,并不需 要现场实测时的大量衬垫和很长的钢丝绳,测试装置也比较简单:而轮 式法的摩擦轮式模拟提升机试验台加载不便难以精确控制速度及比 压,测试精度难以保证.特别是当钢丝绳绳径较大时,模型法使用起来 很不方便:现场测试虽然能够比较接近于实际工矿,但会造成一定时间 内的停产,而且现场情况较为复杂,影响测试结果的因素太多,很难精 确研究衬垫的温度特性及其对摩擦系数的影响。
在该课题中,主要试验参数的确定对钢丝绳衬垫摩擦行生的研究有 直接影响.摩擦提升机工作过程中,比压,滑速以及温度影响衬垫摩 擦性能三个重要因素.在试验中,为了突出温度对于衬垫摩擦性能的影 响,在设计试验机时,应首先考虑对其他两个因素的控制，
比压.摩擦轮两侧的钢丝绳张力差使钢丝绳对衬垫的接触压力呈现变化,影响着摩擦轮上钢丝绳与衬垫的摩擦效果.摩擦提升机围包 弧内钢丝绳与衬垫比压变化范围是确定测试比压的依据。
速度,蠕动量.钢丝绳与衬垫均为弹性体,受力后就会产生一 定的变形.这样就会使提升机在正常运转过程中,在摩擦弧内钢丝绳与 衬垫的运动不一致,从而产生蠕动.因而正确认识这一蠕动过程对这摩擦副的研究尤为重要。
速度,蠕动量是根据文献等总结而得.为了模拟矿井摩擦提升 机的实际运行工况,深入研究衬垫的摩擦特性,要求在实验时,钢丝 绳的张紧力达 N70一80KN,滑速可调范围 0.1-10mm/s,比压的可调范围 0.5-5Mpa。  在测试过程中,要求试验机的速度,衬垫的比压是可调的,而且由 于试验机的速度,衬垫的比压及钢丝绳的张力可调范围较大,系统采用 液压传动,一方面由于液压传动可实现逐级调速,另一方面通过电液比 例阀能很方便地调整油缸压力和速度.利用一个衬垫加压油缸,两个钢 丝绳张紧油缸,一根钢丝绳和一个推移油缸作为机械结构的主要构架.衬垫盒部分一端由夹紧液压缸,另一端由梯形螺纹杆共同夹紧钢丝绳。  根据试验机的工作要求,在设计中我们使用电液比例阀来控制对衬 垫的加压,对于推移油缸,考虑到工作稳定性,也使用电液比例阀来控 制。
衬垫夹紧力的电液比例控制.调压系统主要由夹紧油缸,电液 比例调压阀,节流阀和压力传感器组成.电液比例调压阀安装在夹紧 油缸的进油口处,结合回油路的节流阀对衬热的测试比压进行调节与控 制.在油缸进出油口处各安装一个节流结合实际的情况,选取夹紧 油缸的参数为:D-63mm,d=4o~N 试比,压P为1一3Mpa,最大比压测 试范围是 0.5一5Mpa.选型时要根据系统实际的使用压力,使所选比例阀的压力与实际使用压力等级一致.系统压力与所选阀的压力等级相差越 大则其有效控制电流占整个控制电流的比例越低,将使控制精度大大降 低.由于阀本身有滞环的影响,所以选型时要使系统的工作压力刚好处 在比例调滞环比较小的范围内,以提高控制精度.因此选取的电液比例 调压阀型号为 DBE10一30/200YM,最大可调压力为 20Mpa。
推移速度的电液比例控制.调速液压系统主要由电液比例调速 阀背压阀,节流阀,单向阀和位移传感器组成.在油缸的进油口处有 一个电液比例调速阀用来调节油缸的速度,速度的大小由一个位移传感 器测得,把测得的数据反馈到计算机中,由计算机输出控制信号来调 节电液比例调速阀的开口度,从而调节油缸的进油量,使油缸的速度稳定在所要求的数值.在回油路上安装有背压阀,节流阀和单向阀,节流 阀和单向阀组成的这支回路主要是调节推移油缸缩回时的速度,避免对 因速度过快对机架造成冲击;装有背压阀的这支回路的主要作用是产生 回油路的背压,其背压值可以手动调节,可使油缸获得更好的低速稳定 性.比例调速阀在选择时以其额定电流所对应的流量作为选择依据,使 需要的流量范围达到比例阀流量范围 70%以提高分辨率.选取电液比例 调速阀的型号为 2FRE6B 一 20B/6QR,流量可调范围0.025--61Jmin。 PLC 控制系统的组成.根据对所设计系统的分析,得到结论:需 数宁输入 230点,数字输出 15 点,模拟输入 2 点,模拟输出2,A因此 选用较为流行的西门子公司s7一200 系列 cPu226 以及数字模块 EM223,模 拟输入模块 EM231 以及模拟输出模块EM232。
PLC 程序的设计.s7-200 的编程作为一种梯形图编程语言十分 方便,且易于修改和调试.PLC 上电后,为了使电机从空载状态下开始 平稳的运行,不允许直接启动电机,在程序中对电机的启动设定了限 制:?PLc 首先对阀位的开关状态进行检测,液压回路应处于"卸压”状态.?PLC 读取并限定比例调压阀和比例调速阀的控制电压初始值大 小,如果初始值过大则不允许直接启动.当限制条件均满足时,电机才可以工作.电机转动平稳后,液压回路开始加压.先使钢丝绳张紧,然 后对衬垫加压此时调节操作面板上的 BCD 拨码盘,使衬垫夹紧力和相 对滑速在所需的范同内.如果拨码盘输入或模拟量输出发生错误,蜂鸣 器单调长音报警,且报警灯亮.整个系统中还有过热保护,当系统工作 时间过长,系统会断电保护,液压系统处于保压状态不会因断电而突 然卸压。  测试系统是摩擦衬垫试验机设计的核心,其陛能的优劣直接关系到 测试结果的准确性和可靠性.传统的摩擦试验数据处理相当繁琐,而且 处理数据容易出错.本测试系统采用了虚拟仪器的设计思想,能自动把 采集的数据处理成瞬时摩擦系数和平均摩擦系数。 |
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