專利名稱：鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，尤其適用于模擬礦井提升鋼絲繩和摩擦襯墊摩擦副的使用環(huán)境和工作狀況的實(shí)驗(yàn)，以研究鋼絲繩與襯墊間的摩擦學(xué)行為以及襯墊材料的摩擦學(xué)性能。
二背景技術(shù)：
掌握鋼絲繩與襯墊之間的摩擦學(xué)行為，是礦井摩擦提升系統(tǒng)可靠使用的重要前提，也是其提升能力計(jì)算的理論基礎(chǔ)。如果采用實(shí)際提升機(jī)對鋼絲繩與襯墊的摩擦磨損狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、耗費(fèi)大，不便于操作，同時(shí)也很不安全。因此，采用模擬實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行分析研究才是唯一可行的措施。但目前針對摩擦提升鋼絲繩與襯墊所研制的實(shí)驗(yàn)臺還停留在摩擦系數(shù)的測試上，并且還存在以下主要問題(1)鋼絲繩與襯墊間的最大相對滑動(dòng)速度只能達(dá)到每秒數(shù)毫米，無法對提升鋼絲繩與襯墊可能出現(xiàn)的高速滑磨情況進(jìn)行模擬試驗(yàn)；(2)試驗(yàn)環(huán)境與工況基本不變，無法對礦井提升系統(tǒng)的環(huán)境溫度、污染程度、潤滑狀況等進(jìn)行模擬；(3)每次試驗(yàn)時(shí)，鋼絲繩與襯墊間的相對滑動(dòng)距離短，不足以模擬摩擦發(fā)熱的影響，甚至有可能在一次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)還沒有達(dá)到穩(wěn)定的摩擦、磨損狀態(tài)。
三
發(fā)明內(nèi)容
鑒于已有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，它能夠真實(shí)模擬礦井摩擦提升系統(tǒng)現(xiàn)場在各種環(huán)境下使用的工況，全面、系統(tǒng)、可靠地掌握提升鋼絲繩與襯墊材料之間的摩擦學(xué)行為，進(jìn)而為礦井提升系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、使用管理提供可靠的理論依據(jù)。
本實(shí)用新型鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，它包括機(jī)架，設(shè)在機(jī)架上的動(dòng)力裝置，與動(dòng)力裝置相連接的傳動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，傳動(dòng)裝置通過鏈傳動(dòng)連接與其相對設(shè)置的鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置，環(huán)繞在隨動(dòng)裝置上的鋼絲繩水平面上設(shè)有鋼絲繩張緊裝置和鋼絲繩壓緊裝置，傳動(dòng)裝置與鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置之間的傳動(dòng)鏈上設(shè)有張緊輪，鋼絲繩壓緊裝置設(shè)在鋼絲繩張緊裝置的上方，并與鋼絲繩張緊裝置相垂直。
本實(shí)用新型鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，所述動(dòng)力裝置由電動(dòng)機(jī)和用聯(lián)軸器相連接在一起的液壓泵構(gòu)成；所述傳動(dòng)裝置包括由動(dòng)力裝置傳動(dòng)的液壓馬達(dá)和液壓缸，液壓馬達(dá)與滾筒之間的連接處設(shè)有并排設(shè)置在滑動(dòng)底板上的高速傳動(dòng)軸和減速器，滾筒設(shè)在軸承座上，其左端設(shè)有一制動(dòng)圓盤，圓盤上設(shè)有由液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器，并設(shè)有用以檢測滾筒旋轉(zhuǎn)速度的測速傳感器，滾筒輸出軸上設(shè)有與驅(qū)動(dòng)鏈相配合的鏈輪。所述的鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置包括設(shè)在支架上的絲杠、沿絲杠移動(dòng)的箱體、設(shè)在支架兩側(cè)的為電控系統(tǒng)提供換向信號的左傳感器和右傳感器，箱體的上下方設(shè)有上導(dǎo)輪和下導(dǎo)輪，絲杠左端設(shè)有鏈輪，鏈輪與驅(qū)動(dòng)鏈相配合；所述鋼絲繩張緊裝置包括間隔排列設(shè)在機(jī)架左側(cè)的上下導(dǎo)輪和右側(cè)與上導(dǎo)輪相平行的導(dǎo)輪，導(dǎo)輪的輪軸設(shè)在導(dǎo)向板的滑動(dòng)架上，并與張緊液壓油缸相連；所述鋼絲繩壓緊裝置包括固定在機(jī)架上的固定架，裝有滑輪的底架，設(shè)在底架上的支持架，支持架上設(shè)有運(yùn)動(dòng)方向與底架運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的滑輪，支持架上設(shè)有襯墊支座，支座上設(shè)有夾在鋼絲繩兩側(cè)的襯墊，襯墊的另一側(cè)設(shè)有作用在其上的加力油缸，固定架和支持架之間設(shè)在測力傳感器。
本實(shí)用新型鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)的有益效果它可有效模擬礦井摩擦提升機(jī)的各種使用環(huán)境和工況的實(shí)驗(yàn)，其鋼絲繩與襯墊之間的相對滑動(dòng)速度可在0.5mm/s與6m/s之間無級變換；滾筒沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩與襯墊的相對滑動(dòng)摩擦距離可達(dá)40m的長度，并且滾筒旋向可自動(dòng)切換以使摩擦試驗(yàn)?zāi)荛L時(shí)間連續(xù)進(jìn)行，此外，由于采用了鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積少，易于控制，有效避免了鋼絲繩從滾筒繩槽中跳出而出現(xiàn)亂繩的現(xiàn)象。
四

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)俯視局部剖視圖。
圖3是圖2中A-A剖視圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，它主要由機(jī)架、動(dòng)力裝置、動(dòng)力傳動(dòng)裝置、鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置、鋼絲繩導(dǎo)向與張緊裝置、鋼絲繩壓緊裝置等組成。機(jī)架11由型鋼和鋼板等焊接或鉚接而成一個(gè)剛性結(jié)構(gòu)件，其它各裝置均按一定的空間要求固定在其上。動(dòng)力裝置由兩臺電動(dòng)機(jī)33、兩臺液壓泵34組成，每臺液壓泵通過聯(lián)軸器直接與電動(dòng)機(jī)相連。動(dòng)力傳動(dòng)裝置由液壓馬達(dá)32、高速傳動(dòng)軸31、減速器29、底板30、滾筒28、制動(dòng)器27、鏈輪24組成。滾筒28通過軸和軸承滑動(dòng)支承在兩端軸承座26中；滾筒軸的左端裝有鏈輪24，滾筒軸的右端通過聯(lián)軸器、高速傳動(dòng)軸31或減速器29與液壓馬達(dá)32相連；高速傳動(dòng)軸31和減速器29固定在底板30上，底板30在液壓油缸17的作用下可在機(jī)架11上滑動(dòng)；當(dāng)液壓缸17回縮到位時(shí)，高速傳動(dòng)軸直接把液壓馬達(dá)32的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳給滾筒28，當(dāng)液壓缸17外伸到位時(shí)，液壓馬達(dá)32的動(dòng)力經(jīng)減速器29減速增扭后傳給滾筒28。滾筒28的左端固定有一制動(dòng)圓盤，并在其上裝設(shè)有由液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器27；滾筒28左側(cè)裝有測速傳感器25，用以檢測滾筒的旋轉(zhuǎn)速度。鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置由方形箱15、絲杠14、鏈輪13、上導(dǎo)輪5、下導(dǎo)輪4組成。方形箱的上、下兩板上分別滑動(dòng)裝配有上導(dǎo)輪5和下導(dǎo)輪4，絲杠14與方形箱15成螺旋副配合；絲杠左端裝有鏈輪13，并通過驅(qū)動(dòng)鏈23隨滾筒同向旋轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)鏈上裝設(shè)有張緊輪12，以保持驅(qū)動(dòng)鏈合適的張緊度；在該隨動(dòng)裝置的支架上固定有兩個(gè)接近傳感器2和6，用以為電控系統(tǒng)16發(fā)送方形箱左移到位和右移到位的信號。鋼絲繩導(dǎo)向與張緊裝置由左下導(dǎo)輪1、左上導(dǎo)輪2、右導(dǎo)輪10、張緊液壓油缸7組成。左下導(dǎo)輪1、左上導(dǎo)輪2滑動(dòng)裝設(shè)在與機(jī)架11固定的輪軸上，對鋼絲繩起導(dǎo)向作用；右導(dǎo)輪10的輪軸固定在滑動(dòng)架9上，并受張緊液壓油缸7的驅(qū)動(dòng)，可在導(dǎo)向板8上滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對鋼絲繩張緊程度的調(diào)節(jié)；導(dǎo)向板8與機(jī)架11固定相連。鋼絲繩壓緊裝置由襯墊37和40、襯墊支座39、加壓油缸22、支持架21、底架20、固定架18和兩個(gè)測力傳感器19組成。襯墊支座39與支持架2固連為一體，其中套裝有襯墊37和40，其中襯墊37由支持架21限位，加壓油缸22活塞桿的推力直接作用在襯墊40上，并將鋼絲繩夾緊在兩襯墊的繩槽之間；底架20通過四個(gè)滑輪可在機(jī)架11上前、后滑動(dòng)；支持架21也通過四個(gè)滑輪36可在底架20上左、右滑動(dòng)；兩個(gè)測力傳感器19固裝在固定架18和支持架21之間，固定架18固定在機(jī)架11上。
工作過程鋼絲繩的左端固定在滾筒28左側(cè)，沿滾筒繩槽旋繞幾圈后從下部繞出，經(jīng)下導(dǎo)輪4、左下導(dǎo)輪1、左上導(dǎo)輪2、襯墊37和40、右導(dǎo)輪10、上導(dǎo)輪5等，再從滾筒28的上部繞進(jìn)，并沿繩槽向右旋繞至滾筒右端部固定。當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，絲杠14在驅(qū)動(dòng)鏈23的作用下也以同樣的方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使方形箱15及其上導(dǎo)輪4和5向左或向右軸向移動(dòng)，即隨鋼絲繩在滾筒上的位置變化而移動(dòng)，從而可從根本上避免亂繩現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，也可確保滾筒之外的鋼絲繩的長度基本保持不變，即鋼絲繩的張緊程度基本保持不變；如果因鋼絲繩的變形或各機(jī)構(gòu)的磨損等原因而使鋼絲繩的張緊度不夠時(shí)，則可通過如下方式調(diào)整通過液壓系統(tǒng)使張緊油缸7再伸出一定長度，推動(dòng)滑動(dòng)架9及其上的導(dǎo)輪10向右移動(dòng)一定距離。驅(qū)動(dòng)鏈中間裝設(shè)的張緊輪12可確保驅(qū)動(dòng)鏈的張緊程度基本保持不變。當(dāng)需要鋼絲繩以很低的速度移動(dòng)時(shí)，則將液壓油缸17外推到位，將減速器29的輸入軸和輸出軸分別通過聯(lián)軸器與液壓馬達(dá)32和滾筒28的軸連接起來，并且只起動(dòng)兩臺電動(dòng)機(jī)33中的一臺，將與該電動(dòng)機(jī)相連的液壓泵的排量調(diào)到最小。當(dāng)需要鋼絲繩以最高的速度移動(dòng)時(shí)，則將液壓油缸17回縮到位，用高速傳動(dòng)軸31將液壓馬達(dá)32和滾筒28連接起來，并且同時(shí)將兩臺電動(dòng)機(jī)33一同起動(dòng)，將兩液壓泵34的排量調(diào)到最大。鋼絲繩在最低速度和最高速度之間的速度，可通過以下四種配合方式得到(1)減速器與一臺電機(jī)和一臺液壓泵配合使用，并將液壓泵調(diào)到不同的排量；(2)減速器與二臺電機(jī)和二臺液壓泵配合使用，并將一臺液壓泵的排量固定在最大，將另一臺液壓泵調(diào)到不同的排量；(3)高速傳動(dòng)軸與一臺電機(jī)和一臺液壓泵配合使用，并將液壓泵調(diào)到不同的排量；(4)高速傳動(dòng)軸與二臺電機(jī)和二臺液壓泵配合使用，并將一臺液壓泵的排量固定在最大，將另一臺液壓泵調(diào)到不同的排量。鋼絲繩38與襯墊37和40之間的壓緊力由加壓油缸22提供，通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)可獲得不同的壓緊力和接觸比壓，實(shí)際壓緊力和接觸比壓可由液壓系統(tǒng)中壓力傳感器測得。通過操縱液壓系統(tǒng)中用于控制液壓馬達(dá)32方向的換向閥，可使液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾筒以不同的方向旋轉(zhuǎn)；其旋轉(zhuǎn)的速度可通過測速傳感器25進(jìn)行檢測。當(dāng)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向使壓緊裝置中的鋼絲繩向左移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)測力傳感器19受壓力作用；當(dāng)鋼絲繩向右移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)測力傳感器19受拉力作用；支持架21上的四個(gè)滑輪36可在很大程度上消除外力的影響，以保證傳感器19所測得的數(shù)據(jù)基本上為鋼絲繩與襯墊間的摩擦力。當(dāng)滾筒沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)到使鋼絲繩纏、放到一定位置時(shí)，方形箱則靠近傳感器3或6發(fā)出使馬達(dá)換向的控制信號，當(dāng)電控制系統(tǒng)16發(fā)出停止進(jìn)行摩擦試驗(yàn)的信號時(shí)，液壓馬達(dá)的進(jìn)、出油口導(dǎo)通并一起接油箱，與此同時(shí)，將制動(dòng)器27中的壓力油也引入油箱，及時(shí)將滾筒制動(dòng)住。
權(quán)利要求1.鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于它包括機(jī)架(11)，設(shè)在機(jī)架(11)上的動(dòng)力裝置，與動(dòng)力裝置相連接的傳動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)(16)，傳動(dòng)裝置通過鏈傳動(dòng)連接與其相對設(shè)置的鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置，環(huán)繞在隨動(dòng)裝置上的鋼絲繩水平面上設(shè)有鋼絲繩張緊裝置和鋼絲繩壓緊裝置，傳動(dòng)裝置與鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置之間的傳動(dòng)鏈上設(shè)有張緊輪(12)，鋼絲繩壓緊裝置設(shè)在鋼絲繩張緊裝置的上方，并與鋼絲繩張緊裝置相垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述動(dòng)力裝置由電動(dòng)機(jī)(33)和用聯(lián)軸器相連接在一起的液壓泵(34)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述傳動(dòng)裝置包括由動(dòng)力裝置傳動(dòng)的液壓馬達(dá)(32)和液壓缸(17)，液壓馬達(dá)(32)與滾筒(28)之間的連接處設(shè)有并排設(shè)置在滑動(dòng)底板(30)上的高速傳動(dòng)軸(31)和減速器(29)，滾筒(28)設(shè)在軸承座(26)上，其左端設(shè)有一制動(dòng)圓盤，圓盤上設(shè)有由液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器(27)，并設(shè)有用以檢測滾筒(28)旋轉(zhuǎn)速度的測速傳感器(25)，滾筒(28)輸出軸上設(shè)有與驅(qū)動(dòng)鏈(23)相配合的鏈輪(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置包括設(shè)在支架上的絲杠(14)、沿絲杠(14)移動(dòng)的箱體(15)、設(shè)在支架兩側(cè)的為電控系統(tǒng)(16)提供換向信號的左傳感器(2)和右傳感器(6)，箱體(15)的上下方設(shè)有上導(dǎo)輪(5)和下導(dǎo)輪(4)，絲杠(14)左端設(shè)有鏈輪(13)，鏈輪(13)與驅(qū)動(dòng)鏈(23)相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述鋼絲繩張緊裝置包括間隔排列設(shè)在機(jī)架(11)左側(cè)的上下導(dǎo)輪(2、1)和右側(cè)與上導(dǎo)輪(2)相平行的導(dǎo)輪(10)，導(dǎo)輪(10)的輪軸設(shè)在導(dǎo)向板(8)的滑動(dòng)架(9)上，并與張緊液壓油缸(7)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述鋼絲繩壓緊裝置包括固定在機(jī)架(11)上的固定架(18)，裝有滑輪(35)的底架(20)，設(shè)在底架(20)上的支持架(21)，支持架(21)上設(shè)有運(yùn)動(dòng)方向與底架(20)運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的滑輪(36)，支持架(21)上設(shè)有襯墊支座(39)，支座(39)上設(shè)有夾在鋼絲繩(38)兩側(cè)的襯墊(37)和(40)，襯墊(40)的另一側(cè)設(shè)有作用在其上的加力油缸(22)，固定架(18)和支持架(21)之間設(shè)在測力傳感器(19)。
專利摘要一種鋼絲繩與襯墊高速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，它由機(jī)架、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置、鋼絲繩導(dǎo)向下張緊裝置和鋼絲繩壓緊裝置構(gòu)成，傳動(dòng)裝置與鋼絲繩纏繞隨動(dòng)裝置之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)鏈及其張緊輪，鋼絲繩壓緊裝置設(shè)在鋼絲繩張緊裝置的上方，并與鋼絲繩張緊裝置相垂直，通過控制系統(tǒng)可有效模擬礦井摩擦提升機(jī)的各種使用環(huán)境和工況的實(shí)驗(yàn)。鋼絲繩與襯墊之間的相對滑動(dòng)速度可在0.5mm/s與6m/s之間無級變換；滾筒沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩與襯墊的相對滑動(dòng)摩擦距離可達(dá)40m的長度，并且滾筒旋向可自動(dòng)切換以使摩擦試驗(yàn)?zāi)荛L時(shí)間連續(xù)進(jìn)行。此外，由于設(shè)置了鋼絲繩纏繞隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊合理，避免了鋼絲繩從滾筒繩槽中跳出而出現(xiàn)亂繩的現(xiàn)象。
文檔編號G01N19/02GK2854575SQ200520139909
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者朱真才, 陳國安, 徐蕾, 彭玉興 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)