钢丝绳与衬垫高速摩擦试验台的研制

#钢丝绳与衬垫高速摩擦试验台的研制

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  随着矿井大型化、现代化发展，摩擦提升机已被广泛地应用于矿井提升系统，目前全国已有400多台摩擦提升机。由于摩擦提升机依靠主提升钢丝绳与摩擦轮之间的摩察力进行传动，因此，存在着主提升钢丝绳与摩擦轮打滑的危险。当发生打滑时，往往造成过卷、提升容器坠入井底等重大事故由此可见，认识并学握提升钢丝绳与衬垫之间的摩擦学规律是摩擦提升机安全生产的重要课题之一。目前国内外现有有的提升钢绳与寸整滑动摩察妈金台存在以下主要问题:

  (1钢丝绳与衬垫间的最大相对滑动速度只达到每秒数毫米，无法对提升钢丝绳与衬垫的高速骨情况进行模拟试验;

  (2每次时，钢丝绳与衬垫间的相对滑动离短，不足以模以摩察发热的的影响，甚至有可能能在一次妈验结束时还没有达到稳定的摩察大态。为此，自行研制了钢丝绳与衬垫高速摩察台，并申请了发明专利。

1.衬垫摩擦系数测试原理及试验条件

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 1.1工作原理

摩擦系数是摩擦衬垫重要性能指标之一，该系数受表面状态、滑动速度、压力和温度等多个因素的影响，是多个因素综合作用的结果。该验台采用平面法(如图1)测衬垫的摩擦系数，即用两块相同的衬垫试样夹住钢丝绳，使钢丝绳与衬垫产生相对运动通过测量衬垫的夹紧力与衬垫与钢丝绳相对运动时产生的摩擦力F，按公式1计算摩擦系数。

1.2试验条件

衬垫的摩擦系数与条件密不可分，与衬垫的实际工作条件相对应，试条件包括表面状态、滑动速度、压力、温度、张紧力等方面。

(1)表面状态指钢丝绳及衬垫绳槽表面的状态按实际工况，表面状态可分为干争、淋水、涂脂脂淋水及煤泥、水、油混合状态五种。这里的脂是指摩擦脂。试中要分别测试不同表面状态对应的摩擦系数，尤其要注意涂脂时的各种状态。

(2)滑动速度正常提升时，钢丝绳与衬垫之间是没有滑动，只有相对端动。然而当出现滑绳时，钢丝绳与衬垫之间是高速滑动的。为了以正常提升及滑绳情况下钢丝绳与衬垫之间的运行状况，研究这两种状态下的摩擦学行为，该试验台可在0.5mm/s6m/s之间无极调速。

(3)压力 即绳槽上单位面积所采用的压力。工程上衬垫所受的平均压力为20MPa左右，出于安全考虑，该试验台最大压力可达3.0 MPa。

(4)温度 根据以往研究，温度对摩擦系数的影响较大，出于安全考虑，试时温度偏高采用，由于衬垫表面温度无法确控制，环竟温度取1r30C。

(5) 张紧力 钢丝绳的张紧力对摩擦系数有一定的影影乡响。为了模以实际工况，该试验台的张紧力取钢丝绳1/7~1/8破断力。

2.试验台的构成及功能特点

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如图2所示，该试验台主要由动力装置、传动装置、工作机构、钢丝绳压紧装和钢丝绳张紧装置五部分构成。动力装置与传动装置相连，传动装置与工作机构相连，工作机构通过过绕的闭环丝绳连接接钢丝绳张紧装置和压紧装置，工作机构由滚筒、与滚筒传动链相连接的钢丝绳缠绕随动装置组成，压紧装置与张紧装置设在与闭环钢丝绳保持水平位置的机架的右上方，压紧装置与张紧装置重叠设置，压紧装置设在张紧装置的上方。

2.1动力装置

该试验台的动力装置由电动机11和用联轴器相相联接的液压泵12组成。为满足系统各部分压力要求，经计算液压泵压力选择31.5 MPa。

2.2传动装置

该试验台的传动装置如图3所示高速传动轴4减速器2并排设在滑动底板3上，液压缸1与滑动底板3相连，液压马达5由高速传动轴4或减速器2通过联轴器与滚简相连并传递不同大小的动力。钢丝绳的速度在最高速度和最低速度之间的切换，可以通过减速器或高速传动轴与2台液压泵和电机的不同参数配配合形得到到。通过该传动装置可使钢绳在0.5mm /s~6m /s之间无极调速。

2.3工作机构

在钢丝绳缠绕机构的机械设备中，当钢丝绳在滚筒上维、放绳时，它相对于导向轮中心与滚筒中心连线的位置时不断变化的，即二者之间的钢丝绳长度也不断变化，易出现乱绳的现象。
试验台工作结构的设计解决了这个间题。如图4所示，该试验台的工作机构用滚简和制丝绳缠绕随动装置两部分构成，当滚简旋转时，丝杠2在驱动链办的作用下也以同样的方向旋转。驱使方形箱1及其上的导轮向左或同右轴同移动，即随钢丝纯在滚简上的位置变化面移动，从而可从根本上避免乱绳现象的发生:同时，也可确保滚简之外的钢经绳的长度基本保持不变，即钢纹绳的张紧程度基本保持不变。当滚简沿一个方向转到使钢丝绳缠、放到一定位置时。方形箱1则靠近接近传感器。传感器发出使马达换向的控制信琴，此时电控系统发出停止进行试验的信号，液压马达的进、出油口导通并-起接油箱，滚简停止旋转。

2.4钢丝绳压紧装置

压紧装置结构，钢效绳与衬垫之间的压紧由加压油缸1实现，通过调节液压系统可获得不同的比用，然后由液压系统中的压力传感器测出油用换算为正压力，当钢丝绳与衬举相互运动时，传感器8受拉力或压力作用，衬垫盒下面的滑轮可很大程度消除外力的影响，保证传感器8 所测数据基本为钢经编与衬垫之间的摩擦力。

2.5钢丝绳张紧装置

摩擦系数的测试对绳的张紧力是有要求的，另外，由于钢丝绳的变形或机构的磨损而使钢丝绳张紧程度不够时，都可以通过张紧装置调整、钢丝绳张紧装置的结构见图 2，当张紧力不够时，调整液压系统使张紧油缸了再伸出一定长度，推动滑动架12及其上的右导轮13再国右移动段距离，实现钢丝绳张紧，张紧力可由液压系统中的压力表读出。

3.结语

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掌据钢丝绳与衬垫之间的摩擦学行为，是制定井摩擦提升系统安全运行措施的重要前提，针对国内外库擦提升钢丝绳与衬垫试验台存在无法模拟高速滑粤情况、钢效绳与衬垫相对潜动距离短不足以模拟摩擦发热情况等缺点，研制的钢丝绳与衬垫高速摩擦试验台可有效模拟矿井华擦提升机在各种工况下的摩擦试验，其钢妙绳与衬垫之间的相对滑动速度可在 0.5mm/s-6m/s之间无极变换:滚简沿一个方问旋转时，钢效纯与衬染的相对滑动摩擦距离可达4m;由于果用了钢些绳缠绕随动装置，有效避免了钢经绳的乱绳现象。利用该试验台为今后我们系统研究提升钢丝绳与衬垫材料之间的摩擦学行为提供有力保章。进而可以为矿井提升系统的可靠性设计、使用警理提供了可靠的基础数据。