無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機，尤其適用于模擬礦井摩擦提升機上鋼絲繩與摩擦襯墊之間的滑動摩擦工況。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著礦井生產(chǎn)向大型化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，依靠摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來傳遞提升動力的摩擦提升機已被廣泛應(yīng)用于大型礦井提升系統(tǒng)。在正常提升工況下，礦井摩擦提升機上的摩擦襯墊與鋼絲繩之間存在彈性滑移，滑速低于lOmm/s，但由于兩者所處環(huán)境惡劣，連續(xù)運行時間長，再加之存在操作不當致使提升機過載的可能，隨時存在打滑的危險，當發(fā)生高速打滑事故時，襯墊與鋼絲繩間相對滑速加速增大，可達幾十米每秒。提升機打滑工況下襯墊的摩擦學(xué)性能將直接影響礦井摩擦提升機的提升安全可靠性，因此需要進行高速滑動摩擦試驗以對其進行研宄。然而，高速滑動摩擦試驗屬于破壞性試驗，無法進行現(xiàn)場試驗，因此，有必要研制能夠模擬礦井摩擦提升機打滑工況的摩擦試驗機。
[0003]目前，已存在的襯墊與鋼絲繩摩擦試驗機均基于平面法原理:專利(CN02212593.0)公開了一種“摩擦襯墊摩擦性能模擬試驗機”，專利(CN201010567284.4)公開了一種“摩擦襯墊檢測機”，上述兩種試驗機僅能模擬低速(〈lOmm/s)滑動工況；專利(CN200510134988.1)公開了一種“鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機”，該試驗機能模擬0.5mm/s至6m/s的滑動工況，但該試驗機無法模擬加速滑動工況且鋼絲繩與襯墊間的滑動距離有限。另外，專利(CN201110436607.0)公開了一種“礦井摩擦提升機襯墊滑動摩擦試驗機”的設(shè)計方案，雖然該摩擦試驗機結(jié)構(gòu)簡單但由于其襯墊隨輪子轉(zhuǎn)動，有時接觸鋼絲繩、有時脫離，且襯墊處于一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的不同位置時，所受比壓是變動、不確定的，因此不利于正確、直接地研宄襯墊的摩擦學(xué)性能。
[0004]由此可見，現(xiàn)有鋼絲繩與襯墊摩擦試驗機存在如下問題:(I)已有試驗機都是采用兩塊襯墊夾持鋼絲繩，然后抽動鋼絲繩來測量襯墊摩擦學(xué)性能，這與礦井摩擦提升機上弧形襯墊與鋼絲繩的實際滑動摩擦情況不符；(2)已有試驗機無法實現(xiàn)加速滑動工況；(3)已有試驗機的鋼絲繩長度是有限的，因此滑動距離是有限的，特別是高速滑動時，無法實現(xiàn)與襯墊長時間地滑動摩擦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機及試驗方法，無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、安裝方便、可靠性高、可模擬多種礦井摩擦提升機打滑工況。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機，包括動力系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)和無接頭鋼絲繩與襯墊滑動摩擦副裝置，所述無接頭鋼絲繩與襯墊滑動摩擦副裝置包括無接頭鋼絲繩輪和摩擦襯墊，所述動力系統(tǒng)通過動力傳動系統(tǒng)驅(qū)動無接頭鋼絲繩輪上的無接頭鋼絲繩圈對摩擦襯墊作滑動摩擦試驗。
[0008]進一步的，所述無接頭鋼絲繩輪豎直架設(shè)在機架上，所述無接頭鋼絲繩輪的對稱中心面與摩擦襯墊的繩槽的對稱中心面處于同一豎直面，且所述無接頭鋼絲繩圈的圓周表面與摩擦襯墊前部繩槽摩擦接觸設(shè)置，所述摩擦襯墊后部設(shè)置在襯墊夾具的前部，所述襯墊夾具的底部設(shè)置在滑塊導(dǎo)軌組件上，所述襯墊夾具的后部與加載油缸相連。
[0009]進一步的，無接頭鋼絲繩輪包括兩個半輪、若干弧形襯墊、無接頭鋼絲繩圈，所述兩個半輪背向貼合對稱設(shè)置，形成圓周上帶有一圈圓周槽的整輪，所述無接頭鋼絲繩圈嵌入設(shè)置在兩個半輪之間的圓周槽內(nèi)，并通過均勻設(shè)置在圓周槽內(nèi)的若干弧形襯墊撐緊。
[0010]進一步的，所述襯墊夾具包括主立板、槽鋼、雙耳板和底板，所述襯墊夾具的前部為由主立板、槽鋼和底板形成方形槽，所述摩擦襯墊后部固定設(shè)置在方形槽內(nèi)，所述襯墊夾具的后部通過雙耳板與加載油缸通過活塞桿相連。
[0011]進一步的，所述滑塊導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌和滑塊，所述加載油缸推動襯墊夾具攜帶摩擦襯墊隨滑塊沿導(dǎo)軌移動。
[0012]進一步的，所述摩擦襯墊在四個側(cè)面上均設(shè)有尺寸相同的豎直方向的繩槽。
[0013]進一步的，所述動力系統(tǒng)包括變頻器和變頻電機，所述變頻器與變頻電機通過電纜連接。
[0014]進一步的，所述動力傳動系統(tǒng)包括一號彈性注銷式聯(lián)軸器、二號彈性注銷式聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、軸承座組件，所述變頻電機的輸出軸通過一號彈性注銷式聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的一端輸出軸相連，所述轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的另一端輸出軸通過二號彈性注銷式聯(lián)軸器與無接頭鋼絲繩輪的中心軸相連，所述無接頭鋼絲繩輪的中心軸兩端分別穿過兩個軸承座組件，所述軸承座組件與機架固定，啟動變頻電機，所述無接頭鋼絲繩輪繞其中心軸線轉(zhuǎn)動。
[0015]基于無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機的試驗方法，進行摩擦試驗前，在襯墊夾具的方形槽內(nèi)安放摩擦襯墊，使摩擦襯墊的繩槽表面朝向無接頭鋼絲繩輪；啟動加載油缸，活塞桿推動襯墊夾具攜帶摩擦襯墊隨滑塊沿導(dǎo)軌慢慢靠上無接頭鋼絲繩輪，然后點動控制活塞桿縮回的按鈕，使摩擦襯墊與無接頭鋼絲繩輪保持間隙；在變頻器的面板上設(shè)值決定無接頭鋼絲繩輪的轉(zhuǎn)速一時間曲線的參數(shù)，然后啟動變頻電機，帶動無接頭鋼絲繩輪空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測得設(shè)定時間內(nèi)的無接頭鋼絲繩輪的中心軸在空載情況下所受的扭矩，然后關(guān)閉變頻電機；待無接頭鋼絲繩輪完全停止轉(zhuǎn)動后，保持變頻器面板上設(shè)置的參數(shù)不變，啟動變頻電機，同時按下控制活塞桿伸出的按鈕，使得摩擦襯墊迅速接觸無接頭鋼絲繩圈，并于此之后在預(yù)定的比壓條件下保持無接頭鋼絲繩的壓緊狀態(tài)，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器獲得與空載情況相同時間內(nèi)的加載情況下的無接頭鋼絲繩輪的中心軸所受扭矩；將加載和空載兩種情況下的扭矩差除以無接頭鋼絲繩圈的半徑，得到加載情況下的摩擦襯墊與無接頭鋼絲繩圈之間的摩擦力，然后除以加載油缸的活塞桿的推力，即得到摩擦襯墊與無接頭鋼絲繩圈間滑動摩擦過程中的摩擦系數(shù)隨時間的變化曲線。
[0016]有益效果:實際情況中，礦井摩擦提升機發(fā)生打滑事故時，提升機被制動，摩擦襯墊靜止不動，鋼絲繩相對其滑動，因此本發(fā)明的無接頭鋼絲繩與摩擦襯墊之間的摩擦接觸形式與該實際工況一致，在本發(fā)明的無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機上開展鋼絲繩與襯墊的滑動摩擦試驗，得到的如摩擦系數(shù)、摩擦襯墊繩槽表面的磨損形貌等試驗結(jié)果可以真實反映礦井摩擦提升機打滑工況下摩擦襯墊的摩擦學(xué)性能。通過變頻器調(diào)節(jié)變頻電機的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)鋼絲繩相對摩擦襯墊O至20m/S間任意恒定速度及O至20m/s加速的滑動。加載油缸油壓連續(xù)可調(diào)，可實現(xiàn)摩擦襯墊的比壓為O至4MPa內(nèi)任意值，從而能更好地模擬礦井摩擦提升機的打滑工況。摩擦襯墊的每個側(cè)面的繩槽均可用于一次滑動試驗，因此一個摩擦襯墊可用于四次摩擦試驗，節(jié)省了試驗成本。另外，采用無接頭鋼絲繩圈可實現(xiàn)滑動摩擦的滑動距離不受限而且使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、操作簡單、可靠性高。
【附圖說明】
[0017]圖1為是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的機架的左視結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的摩擦襯墊的主視和俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明的無接頭鋼絲繩輪的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的襯塊夾具的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明的滑塊導(dǎo)軌組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0025]如圖1和2所示為一種無接頭鋼絲繩與襯墊無級變速滑動摩擦試驗機，主要包括動力系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)和無接頭鋼絲繩與襯墊滑動摩擦副裝置，所述無接頭鋼絲繩與襯墊滑動摩擦副裝置主要包括無接頭鋼絲繩輪7和摩擦襯墊11，所述動力系統(tǒng)通過動力傳動系統(tǒng)驅(qū)動無接頭鋼絲繩輪7上的無接頭鋼絲繩圈7-3相對摩擦襯墊11作滑動摩擦試驗。
[0026]所述無接頭鋼絲繩輪7豎直架設(shè)在機架I上，所述無接頭鋼絲繩輪7的對稱中心面與摩擦襯墊11的繩槽的對稱中心面處于同一豎直面，保證所述無接頭鋼絲繩圈7-3的圓周表面與摩擦襯墊11前部繩槽摩擦接觸設(shè)置，所述摩擦襯墊11后部設(shè)置在襯墊夾具4的前部，所述襯墊夾具4的底部設(shè)置在滑塊導(dǎo)軌組件3上，所述襯墊夾具4的后部與加載油缸2相連。
[0027]如附圖5所示，無接頭鋼絲繩輪7包括兩個半輪7-1、若干弧形襯墊7-2、無接頭鋼絲繩圈7-3，所述兩個半輪7-1背向貼合對稱設(shè)置，形成圓周上帶有一圈圓周槽的整輪，所述無接頭鋼絲繩圈7-3嵌入設(shè)置在兩個半輪7-1之間形成的圓周槽內(nèi)，并通過均勻設(shè)置在圓周槽內(nèi)的若干弧形襯墊7-2撐緊。其中，所述的無接頭鋼絲繩圈7-3由鋼絲繩拆成股螺旋式地纏繞一個環(huán)狀纖維束6周而成，其截面形式與普通標準鋼絲繩的相同，其繩頭被分散地編插在整個繩圈內(nèi)，且無接頭鋼絲繩圈7-3的截面圓周輪廓直徑偏差處處不超過2%。
[0028]如附圖6所示，所述襯墊夾具4包括主立板4-1、槽鋼4-2、雙耳板4_3和底板4_4，所述襯墊夾具4的前部設(shè)置為由主立板4-1、槽鋼4-2和底板4-4形成方形槽，所述摩擦襯墊11后部正好可以固定設(shè)置在方形槽內(nèi)，所述襯墊夾具4的后部通過雙耳板4-3與加載油缸2通過活塞桿相連。所述主立板4-1中部開有圓孔，使得更換襯墊夾具簡單方便。
[0029]如附圖