一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法，适用于闸瓦材料制动研究。包括试验机底座、试验机底座上分别设有驱动系统、传动系统、钢丝绳预紧、惯性飞轮和用以采集各种数据的测量系统，其利用调整惯性飞轮从而模拟不同矿井的提升机、和不同负载下的工况，且易于组装和安装，实现整体惯量的调节；采用了扭矩传感器、三维力传感器、振动传感器、编码器和热红外成像相机的多物理信号综合测量装置测试了矿井提升机时的制动行为，实现了联合钢丝绳承载模拟的矿井提升系统制动监测。其结构简单，使用方便，具有广泛的实用性。具有广泛的实用性。具有广泛的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法


[0001]本专利技术专利涉及一种制动监测装置及方法，尤其适用于研究闸瓦材料制动性能及多变制动过程中钢丝绳
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衬垫间的摩擦学行为的一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法

技术介绍

[0002]矿井提升系统是煤矿生产过程中的咽喉部位，其借助钢丝绳传动提升容器实现煤矿或人员运输，作为承载部件的钢丝绳对煤矿安全生产及人员生命安全意义重大，其运行过程中(特别是制动过程中)与滚筒衬垫间的摩擦学行为是被广泛关注的研究热点；此外，矿井提升系统的制动过程主要是靠闸瓦与制动盘间的摩擦实现，伴随大型现代化煤矿生产的发展趋势，供给平衡的需要必然要求矿井提升系统朝着高速、重载的方向发展，这就对闸瓦材料的制动性能提出了更高的要求，合理评价闸瓦材料的制动性能尤为重要。矿井提升系统的制动过程主要受闸瓦与制动盘间的摩擦及钢丝绳的牵引共同影响，在大型现代化矿井生产过程中，提升速度能够达到20m/s以上，提升重量能够达到60t以上，同时，矿井提升工况复杂多变，特别是在紧急制动工况下，闸瓦、钢丝绳及衬垫等主要承载部件的可靠性是矿井安全生产的重要保障。因此，研制一种添加钢丝绳承载部分的矿井提升系统制动监测装置，开展钢丝绳不同张紧状态、不同制动初速度、不同制动比压条件下提升系统的制动试验，评价闸瓦材料的制动性能、分析钢丝绳
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衬垫摩擦副的摩擦学行为等，进而指导闸瓦材料与摩擦衬垫材料组分配比优化及钢丝绳动力学行为表征，对进一步提高矿井提升系统制动安全性具有重要意义。
[0003]目前，对于矿井提升系统制动过程全工况模拟的研究较少，相近的有，专利号为CN201910190291.8公布了一种用于千米深井提升机盘式制动器制动模拟测试装置及方法，能够对矿井提升机盘式制动器紧急制动的制动性能进行测试，但该装置主要对闸瓦材料制动性能进行评价，未添加钢丝绳承载部分进行联动，模拟的制动过程与实际工况存在一定偏差；专利号为CN201410152097.8公布了一种检测钢丝绳
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摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置及方法，能够研究钢丝绳动张力演变过程及钢丝绳
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衬垫间动态摩擦学过程等，但该装置未考虑复杂制动过程特别是紧急制动过程对钢丝绳
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衬垫动态摩擦过程的影响。
[0004]现有矿井提升系统制动监测装置或方法存在的问题主要为：矿井提升系统制动时受闸瓦材料制动性能及钢丝绳
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衬垫摩擦过程共同影响，现有装置及方法未考虑两者协同效应，未实现矿井提升系统制动过程全模拟。

技术实现思路

[0005]技术问题：针对现有技术的不足之处，提供一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置及方法，能够实现联合钢丝绳承载模拟的矿井提升系统制动监测，能够安全、可靠、快捷的模拟闸瓦材料制动性能及多变制动过程中钢丝绳
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衬垫间的摩擦学行为。
[0006]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的包括试验机底座、试验机底座上分别设
有驱动系统、传动系统、钢丝绳预紧、惯性飞轮和用以采集各种数据的测量系统，其中
[0007]驱动系统包括三相异步电机底部通过电动机底座设置在试验机底座上，三相异步电机通过液力耦合器连接有传动主轴，三相异步电机通过液力耦合器带动传动主轴转动，同时通过液力耦合器液体动力矩的变化来传动扭矩从而实现传动自动适应性功能、减缓冲击和隔离扭振功能、过载保护、无级调速的效果，运行平稳；
[0008]所述传动系统包括设置在传动主轴上的制动盘，制动盘的前后分别通过轴承设有轴承座一和轴承座二，其中制动盘的两侧设有制动系统，所述制动系统包括分别通过夹具连接体设有液压制动夹具一和液压制动夹具二，液压制动夹具一与制动盘之间设有制动闸瓦一，液压制动夹具二与制动盘之间设有制动闸瓦二；
[0009]所述钢丝绳预紧系统包括传动轴，传动轴上设有传动轮，传动轮通过钢丝绳与制动盘连接，其中传动轮两侧分别在传动轴上设有装配在液压滑台上的轴承及轴承座三和轴承及其轴承座四，所述惯性飞轮包括在轴承及轴承座三外侧的传动轴上设有惯性飞轮组一，在轴承及其轴承座四侧的传动轴上设有惯性飞轮组二，其中惯性飞轮组一通过法兰连接盘一固定并方便拆卸，惯性飞轮组二通过法兰连接盘二固定并方便拆卸，液压滑台上设有液压缸。
[0010]所述惯性飞轮组一和惯性飞轮组二通过过法兰连接盘一和法兰连接盘二便于拆卸更换，不同的飞轮组配种不同，并根据需要模拟的不同矿井的提升机、和不同负载下的工况进行组合和装配，从而得到等效转动惯量，根据使用的材料密度算出相应的尺寸，再将其具体分配装配，从而实现在不同负载工况下的模拟。
[0011]制动盘的厚度为60
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80mm；液压制动夹具一和液压制动夹具二通过螺钉连接在底座上，制动闸瓦一和制动闸瓦二与制动盘的接触表面面积为25mm
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25mm，液压制动夹具一和液压制动夹具二由液压站通过液压油进行施加制动加载力，来实现关闭三相异步电机后的制动行为，摩擦系数为0.2
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0.6。
[0012]所述传动轮上设有钢丝绳衬垫二，制动盘上设有钢丝绳衬垫一。
[0013]测量系统包括设置在传动主轴端部的编码器一，设置在传动主轴靠近液力耦合器处的轴套式扭矩传感器，设置在传动轴端部的编码器二，设置在制动闸瓦一和液压制动夹具一之间的三维力传感器，设置在液压制动夹具一上的振动传感器，以及对称设置在制动闸瓦二和液压制动夹具二之间的三维力传感器和振动传感器，设置在液压滑台与液压滑台底座之间设有S型张力传感器(29)，通过支架设置在制动盘一侧的热红外成像相机，其中振动传感器、三维力传感器、扭矩传感器、S型张力传感器、编码器一和编码器二均通过数据采集卡与计算机连接。
[0014]一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置的监测方法，其步骤如下：
[0015]首先通过液压站驱动液压缸，液压缸的活塞杆推动液压滑台，带动滑台上的传动轮移动，从而使两端连接制动盘和传动轮的钢丝绳张紧，然后液压站保压，保持活塞杆推动的滑台不会后移，从而实现钢丝绳张紧自锁，张紧力通过S型张力传感器进行采集；
[0016]根据模拟矿井提升机的不同负载，通过法兰连接盘一和法兰连接盘二固定不同型号、重量的惯性飞轮组一和惯性飞轮组二实现对应的工况；首先计算出所要模拟的实际矿井提升机的等效惯量，按统一比例放缩小后选择不同惯量大小飞轮的组合选择惯性飞轮组一和惯性飞轮组二，从而实现试验机整体惯量的调节；
[0017]启动三相异步电机，三相异步电机通过液力耦合器向驱动传动主轴输出动力，带动主轴带动制动盘转动，再通过钢丝绳带动传动轮转动，实现矿井提升机的模拟工况运行，在运行过程中，通过液力耦合器进行转速的调控，实现不同运行速度工况下的模拟；
[0018]然后开始模拟矿井提升机的紧急制动：先关闭三相异步电机的电源，通过液压站给夹具连接体上的液压制动夹具一和液压制动夹具二施加1.6
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2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置，其特征在于：包括试验机底座(1)、试验机底座(1)上分别设有驱动系统、传动系统、钢丝绳预紧、惯性飞轮(6)和用以采集各种数据的测量系统，其中驱动系统包括三相异步电机(4)底部通过电动机底座(2)设置在试验机底座(1)上，三相异步电机(4)通过液力耦合器(23)连接有传动主轴(8)，三相异步电机(4)通过液力耦合器(23)带动传动主轴(8)转动，同时通过液力耦合器(23)液体动力矩的变化来传动扭矩从而实现传动自动适应性功能、减缓冲击和隔离扭振功能、过载保护、无级调速的效果，运行平稳；所述传动系统包括设置在传动主轴(8)上的制动盘(16)，制动盘(16)的前后分别通过轴承(10)设有轴承座一(11)和轴承座二(21)，其中制动盘(16)的两侧设有制动系统，所述制动系统包括分别通过夹具连接体(37)设有液压制动夹具一(13)和液压制动夹具二(18)，液压制动夹具一(13)与制动盘(16)之间设有制动闸瓦一(15)，液压制动夹具二(18)与制动盘(16)之间设有制动闸瓦二(20)；所述钢丝绳预紧系统包括传动轴(28)，传动轴(28)上设有传动轮(30)，传动轮(30)通过钢丝绳(5)与制动盘(16)连接，其中传动轮(30)两侧分别在传动轴(28)上设有装配在液压滑台(34)上的轴承及轴承座三(27)和轴承及其轴承座四(32)，所述惯性飞轮(6)包括在轴承及轴承座三(27)外侧的传动轴(28)上设有惯性飞轮组一(25)，在轴承及其轴承座四(32)侧的传动轴(28)上设有惯性飞轮组二(33)，其中惯性飞轮组一(25)通过法兰连接盘一(26)固定并方便拆卸，惯性飞轮组二(33)通过法兰连接盘二(35)固定并方便拆卸，液压滑台(34)上设有液压缸(36)。2.根据权利要求1所述的闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置，其特征在于：所述惯性飞轮组一(25)和惯性飞轮组二(33)通过过法兰连接盘一(26)和法兰连接盘二(35)便于拆卸更换，不同的飞轮组配种不同，并根据需要模拟的不同矿井的提升机、和不同负载下的工况进行组合和装配，从而得到等效转动惯量，根据使用的材料密度算出相应的尺寸，再将其具体分配装配，从而实现在不同负载工况下的模拟。3.根据权利要求1所述的闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置，其特征在于：制动盘(16)的厚度为60
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80mm；液压制动夹具一(13)和液压制动夹具二(18)通过螺钉连接在底座(2)上，制动闸瓦一(15)和制动闸瓦二(20)与制动盘(16)的接触表面面积为25mm
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25mm，液压制动夹具一(13)和液压制动夹具二(18)由液压站通过液压油进行施加制动加载力，来实现关闭三相异步电机(4)后的制动行为，摩擦系数为0.2
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0.6。4.根据权利要求1所述的闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置，其特征在于：所述传动轮(30)上设有钢丝绳衬垫二(31)，制动盘(16)上设有钢丝绳衬垫一(17)。5.根据权利要求1所述的闭环钢丝绳提升系统的制动监测装置，其特征在于：测量系统包括设置在传动主轴(8)端部的编码器一(9)，设置在传动主轴(8)靠近液力耦合器(23)处的轴套式扭矩传感器(22)，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王崧全，李达汉，郭永波，杨道龙，胡宁宁，张德坤，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：