本实用新型专利技术公开了一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置，该试验装置包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统，加载系统包括重块加载系统、液压加载系统和钢丝绳，微滑移系统包括支撑系统、驱动系统和摩擦传动系统，状态监测系统包括动张力监测系统、衬垫应力测量系统、摩擦力测量系统和微滑移监测系统。本实用新型专利技术能同时对钢丝绳施加动态交变张力和对钢丝绳-摩擦衬垫之间施加动态微摩擦，能够实时测量摩擦衬垫两侧钢丝绳的动张力演化、钢丝绳与摩擦衬垫接触弧不同区段的微滑移幅值、钢丝绳-摩擦衬垫接触区附近摩擦衬垫的应力变化以及钢丝绳-摩擦衬垫之间的动态摩擦力。
【技术实现步骤摘要】
一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置
本技术专利涉及一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置及方法，能够模拟摩擦式提升机动载荷提升工况下弯曲卷绕于圆弧形摩擦衬垫上钢丝绳的动态微摩擦行为，可以实现动态监测摩擦衬垫绕入和绕出端钢丝绳的动张力演化、接触弧不同区段钢丝绳与摩擦衬垫的微滑移幅值、接触区附近摩擦衬垫的应力变化、钢丝绳与摩擦衬垫之间的动态摩擦力。
技术介绍
随着矿井开采走向深部和现代化大型矿井高效生产的要求，立井多绳摩擦式提升系统以其提升能力大、提升高度大、提升速度快、安全系数高和机器尺寸小等优点被广泛应用于深井和超千米深井提升中，担负着提升煤炭、下放材料、升降人员和设备的任务。提升终端载荷靠钢丝绳与驱动卷筒或绳轮上摩擦衬垫之间的摩擦来传动，钢丝绳与驱动卷筒或绳轮上摩擦衬垫之间的接触弧对应的圆心角叫围包角，分为静止角和滑动角两部分，驱动卷筒或绳轮两侧钢丝绳的张力差变化影响静止角和滑动角的变化，当张力差较小时，钢丝绳与摩擦衬垫之间只发生局部微滑移，静止角占主要地位；当张力差增大至一定值时，钢丝绳与摩擦衬垫之间发生全面摩擦滑动(打滑现象)。在摩擦式提升机提升过程中，提升机的力口、减速特性和时变的悬垂钢丝绳长度导致立井摩擦式提升系统的振动特性，因而提升钢丝绳承受动载荷作用。提升钢丝绳作为一振动体，在提升机运行时会产生横向振动、纵向振动以及二者的耦合振动，这种振动有可能导致钢丝绳与摩擦衬垫槽之间的非正常接触、动态滑移和脱离等状态，从而影响摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦牵引能力而出现打滑现象，引发摩擦提升机的恶性事故。因此，提出一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置及方法，探究钢丝绳与摩擦衬垫动态微摩擦状态下摩擦衬垫绕入和绕出端钢丝绳的动张力演化、接触弧不同区段钢丝绳与摩擦衬垫的微滑移幅值、接触区附近摩擦衬垫的应力变化、钢丝绳与摩擦衬垫之间的动态摩擦力，对于探讨钢丝绳与摩擦衬垫之间的动态微摩擦机理、摩擦衬垫的材料选型和磨损特性及其受动载荷工况参数的影响规律有着重要的意义。钢丝绳与衬垫之间的摩擦实验装置包括:专利号为200510134988.1公布了一种钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，能实现钢丝绳与衬垫之间不同相对滑速的无级变换和避免钢丝绳从滚筒绳槽中跳绳现象；专利号为201010121802.X公布了一种衬垫与钢丝绳的滑动摩擦温度与应变测量方法及装置，实现高低速滑动摩擦过程中衬垫温度与应变的动态实时测量；专利号为201110436607.0公布了一种矿井摩擦提升机衬垫滑动摩擦试验机，能研究模拟矿井摩擦提升机滑动时不同滑动速度、加速度情况下衬垫的摩擦学性能；上述专利均为钢丝绳与摩擦衬垫之间发生单向直线匀速和全面摩擦滑移运动，而不能考察弯曲绕于滚筒或滑轮的摩擦衬垫上钢丝绳的动态微摩擦行为研究。专利号为201220707814.5公布了一种摩擦提升机钢丝绳防滑装置，通过移动制动座使摩擦衬垫夹紧钢丝绳，用制动座上摩擦衬垫的相互交错齿形结构实时补偿衬垫与钢丝绳摩擦导致的磨损，能够避免提升机钢丝绳出现的危险滑动，该试验机只研究钢丝绳与衬垫之间的全面摩擦滑移运动，而不能探究动载荷复杂工况条件下钢丝绳与滚筒或滑轮上衬垫之间的动态微摩擦行为。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验方法及装置，可以动态监测摩擦衬垫两侧钢丝绳的动张力演化、钢丝绳与摩擦衬垫之间的微滑移幅值、钢丝绳-摩擦衬垫接触区附近摩擦衬垫的应力变化以及钢丝绳-摩擦衬垫之间的动态摩擦力。为了实现上述目的，本技术采用了如下的技术方案:一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置，包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统；所述基架包括底板、对称设置在底板两端的支撑立柱、设置在支撑立柱底部的底梁、设置于支撑立柱底部和底板之间的固定角钢以及固定在支撑立柱顶部的承载梁；所述加载系统包括重块加载系统、液压加载系统和钢丝绳，所述重块加载系统包括设置在支撑立柱上的上下可调的A滑轮支架、固定于A滑轮支架上的A滑轮以及设置在A滑轮支架下方的重块组，所述液压加载系统包括设置在支撑立柱上的上下可调的B滑轮支架、固定于B滑轮支架上的B滑轮、设置在B滑轮支架下方的液压缸以及与液压缸相连的泵站，所述钢丝绳的一端绕过A滑轮后与重块组相连，钢丝绳的另一端绕过B滑轮后与液压缸的活塞杆相连；所述微滑移系统包括支撑系统、驱动系统和摩擦传动系统，支撑系统包括设置在底板中部的支架，支架顶部通过轴承与摆动杆中部铰接，驱动系统包括固定于底板上的电机座、固定在电机座下部的电机、与电机输出轴连接的偏心块以及与偏心块连接的连杆，连杆与摆动杆底部铰接，摩擦传动系统包括固定于摆动杆顶部的衬垫夹具、固定于衬垫夹具中的摩擦衬垫以及开设在摩擦衬垫顶面的弧形凹槽，钢丝绳搭设在弧形凹槽内，摩擦衬垫由多块拼接而成，每块摩擦衬垫一侧横截面开设有方形凹槽，在衬垫夹具侧面与方形凹槽相对应的位置开设有凹形方孔；所述状态监测系统包括动张力监测系统、衬垫应力测量系统、摩擦力测量系统和微滑移监测系统，动张力监测系统包括安装于摩擦衬垫两侧钢丝绳上的旁压式张力传感器，衬垫应力测量系统包括贴于每块摩擦衬垫方形凹槽上的第一应变片，摩擦力测量系统包括贴于摆动杆表面的第二应变片，微滑移监测系统包括固定于承载梁上的高速摄像头，高速摄像头正对衬垫夹具的凹形方孔和摩擦衬垫的方形凹槽。在本技术中，优选的，所述连杆端部设置圆球头，摆动杆底部设有与圆球头相适配的球窝。有益效果:相比现有技术，本技术能同时对钢丝绳施加动态交变张力和对钢丝绳-摩擦衬垫之间施加动态微摩擦，对模拟摩擦式提升机提升工况下钢丝绳与摩擦衬垫动态微摩擦行为研究提供有效的实验设备及有效依据；同时，能够实时测量摩擦衬垫两侧钢丝绳的动张力演化、钢丝绳与摩擦衬垫接触弧不同区段的微滑移幅值、钢丝绳-摩擦衬垫接触区附近摩擦衬垫的应力变化以及钢丝绳-摩擦衬垫之间的动态摩擦力，这对定量表征动载荷工况下钢丝绳与摩擦衬垫之间微摩擦特性提供了有效的实验设备；其结构简单、 操作简便、功能齐全、效果好，在本
内具有广泛的实用性。【附图说明】图1为本技术专利结构的主视图；图2为图1中的A-A向视图；图3为图2中的B-B向局部视图；图4为图1中的I处局部视图。图中:1、承载梁；2、支撑立柱；3、B滑轮；4、B滑轮支架；5、活塞杆；6、缸体；7、泵站；8、底梁；9、固定角钢；10、底板；11、球窝；12、连杆；13、偏心块；14、电机；15、电机支座；16、支架；17、轴承；18、重块组；19、摆动杆；20、A滑轮支架；21、A滑轮；22、旁压式张力传感器；23、摄像头支架；24、摩擦衬垫；25、高速摄像头；26、第一应变片；27、销；28、螺栓；29、衬垫夹具；30、钢丝绳；31、第二应变片；32、方形凹槽；33、凹形方孔。【具体实施方式】:下面结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1至4所示，本技术的一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统。所述基架包括底板10、对称设置在底板10两端的支撑立柱2、设置在支撑立柱2底本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种监测钢丝绳‑摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置，包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统，其特征在于：所述基架包括底板（10）、对称设置在底板（10）两端的支撑立柱（2）、设置在支撑立柱（2）底部的底梁（8）、设置于支撑立柱（2）底部和底板（10）之间的固定角钢（9）以及固定在支撑立柱（2）顶部的承载梁（1）；所述加载系统包括重块加载系统、液压加载系统和钢丝绳（30），所述重块加载系统包括设置在支撑立柱（2）上的上下可调的A滑轮支架（20）、固定于A滑轮支架（20）上的A滑轮（21）以及设置在A滑轮支架（20）下方的重块组（18），所述液压加载系统包括设置在支撑立柱（2）上的上下可调的B滑轮支架（4）、固定于B滑轮支架（4）上的B滑轮（3）、设置在B滑轮支架（4）下方的液压缸（6）以及与液压缸（6）相连的泵站（7），所述钢丝绳（30）的一端绕过A滑轮（21）后与重块组（18）相连，钢丝绳（30）的另一端绕过B滑轮（3）后与液压缸（6）的活塞杆（5）相连；所述微滑移系统包括支撑系统、驱动系统和摩擦传动系统，支撑系统包括设置在底板（10）中部的支架（16），支架（16）顶部通过轴承（17）与摆动杆(19)中部铰接，驱动系统包括固定于底板（10）上的电机座（15）、固定在电机座（15）下部的电机（14）、与电机（14）输出轴连接的偏心块（13）以及与偏心块（13）连接的连杆（12），连杆（12）与摆动杆（19）底部铰接，摩擦传动系统包括固定于摆动杆（19）顶部的衬垫夹具（29）、固定于衬垫夹具（29）中的摩擦衬垫（24）以及开设在摩擦衬垫（24）顶面的弧形凹槽，钢丝绳（30）搭设在弧形凹槽内，摩擦衬垫（24）由多块拼接而成，每块摩擦衬垫（24）一侧横截面开设有方形凹槽（32），在衬垫夹具（29）侧面与方形凹槽（32）相对应的位置开设有凹形方孔（33）；所述状态监测系统包括动张力监测系统、衬垫应力测量系统、摩擦力测量系统和微滑移监测系统，动张力监测系统包括安装于摩擦衬垫（24）两侧钢丝绳（30）上的旁压式张力传感器（22），衬垫应力测量系统包括贴于每块摩擦衬垫（24）方形凹槽上的第一应变片（26），摩擦力测量系统包括贴于摆动杆（19）表面的第二应变片（31），微滑移监测系统包括固定于承载梁（1）上的高速摄像头（25），高速摄像头（25）正对衬垫夹具（29）的凹形方孔（33）和摩擦衬垫（24）的方形凹槽（32）。...
【技术特征摘要】
1.一种监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置，包括基架、加载系统、微滑移系统和状态监测系统，其特征在于: 所述基架包括底板(10)、对称设置在底板(10)两端的支撑立柱(2)、设置在支撑立柱(2)底部的底梁(8)、设置于支撑立柱(2)底部和底板(10)之间的固定角钢(9)以及固定在支撑立柱(2 )顶部的承载梁(I); 所述加载系统包括重块加载系统、液压加载系统和钢丝绳(30)，所述重块加载系统包括设置在支撑立柱(2 )上的上下可调的A滑轮支架(20 )、固定于A滑轮支架(20 )上的A滑轮(21)以及设置在A滑轮支架(20)下方的重块组(18)，所述液压加载系统包括设置在支撑立柱(2)上的上下可调的B滑轮支架(4)、固定于B滑轮支架(4)上的B滑轮(3)、设置在B滑轮支架(4)下方的液压缸(6)以及与液压缸(6)相连的泵站(7)，所述钢丝绳(30)的一端绕过A滑轮(21)后与重块组(18)相连，钢丝绳(30)的另一端绕过B滑轮(3)后与液压缸(6)的活塞杆(5)相连； 所述微滑移系统包括支撑系统、驱动系统和摩擦传动系统，支撑系统包括设置在底板(10)中部的支架(16)，支架(16)顶部通过轴承(17)与摆动杆(19)中部铰接，驱动系统包括固定于底板(10)上的电机座(15)、固定在电机座(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大刚，张德坤，郭永波，葛世荣，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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