專利名稱：鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，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境和工作狀況的實驗，以研究鋼絲繩與襯墊間的摩擦學行為以及襯墊材料的摩擦學性能。
背景技術：
掌握鋼絲繩與襯墊之間的摩擦學行為，是礦井摩擦提升系統可靠使用的重要前提，也是其提升能力計算的理論基礎。如果采用實際提升機對鋼絲繩與襯墊的摩擦磨損狀態進行現場試驗，既費時、費力、耗費大，不便于操作，同時也很不安全。因此，采用模擬實驗臺進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驗臺還停留在摩擦系數的測試上，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速度只能達到每秒數毫米，無法對提升鋼絲繩與襯墊可能出現的高速滑磨情況進行模擬試驗；(2)試驗環境與工況基本不變，無法對礦井提升系統的環境溫度、污染程度、潤滑狀況等進行模擬；(3)每次試驗時，鋼絲繩與襯墊間的相對滑動距離短，不足以模擬摩擦發熱的影響，甚至有可能在一次試驗結束時還沒有達到穩定的摩擦、磨損狀態。
發明內容
鑒于已有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，它能夠真實模擬礦井摩擦提升系統現場在各種環境下使用的工況，全面、系統、可靠地掌握提升鋼絲繩與襯墊材料之間的摩擦學行為，進而為礦井提升系統的可靠性設計、使用管理提供可靠的理論依據。
本發明鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，它主要由動力裝置、傳動裝置、工作機構、鋼絲繩張緊裝置和壓緊裝置組成，動力裝置與傳動裝置相連，傳動裝置與工作機構相連，工作機構通過纏繞的閉環鋼絲繩連接鋼絲繩張緊裝置和壓緊裝置；工作機構由滾筒、與滾筒傳動鏈相連接的鋼絲繩纏繞隨動裝置組成，滾筒與鋼絲繩纏繞隨動裝置的傳動鏈上設有張緊輪，壓緊裝置與張緊裝置設在與閉環鋼絲繩保持水平位置的機架的右上方，壓緊裝置與張緊裝置重疊設置，壓緊裝置設在張緊裝置的上方。
本發明鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，所述動力裝置由電動機和用聯軸器相連接在一起的液壓泵構成；所述的傳動裝置由液壓馬達、高速傳動軸、和減速器組成，高速傳動軸和減速器并排設在滑動底板上，液壓缸連接滑動底板，液壓馬達與滾筒之間的聯接，由高速傳動軸或減速器通過聯軸器與之相聯并傳遞不同大小的動力。所述的滾筒設在軸承座上，其左端設有一制動圓盤，圓盤上設有由液壓驅動的制動器，并設有用以檢測滾筒旋轉速度的測速傳感器，滾筒輸出軸上設有與驅動鏈相配合的鏈輪。所述的鋼絲繩纏繞隨動裝置包括設在支架上的絲杠、沿絲杠移動的箱體、設在支架兩側的為電控系統提供換向信號的左傳感器和右傳感器，箱體的上下方設有上導輪和下導輪，絲杠左端設有鏈輪，鏈輪與驅動鏈相配合；所述鋼絲繩張緊裝置包括間隔排列設在機架左側的上下導輪和右側與的導輪，導輪的輪軸設在導向板的滑動架上，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架上的固定架，裝有滑輪的底架，設在底架上的支持架，支持架上設有運動方向與底架運動方向相互垂直的滑輪，支持架上設有襯墊支座，支座上設有夾在鋼絲繩兩側的襯墊，襯墊的另一側設有作用在其上的加力油缸，固定架和支持架之間設在測力傳感器。
本發明鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機的有益效果它可有效模擬礦井摩擦提升機的各種使用環境和工況的實驗，其鋼絲繩與襯墊之間的相對滑動速度可在0.5mm/s與6m/s之間無級變換；滾筒沿一個方向旋轉，鋼絲繩與襯墊的相對滑動摩擦距離可達40m的長度，并且滾筒旋向可自動切換以使摩擦試驗能長時間連續進行，此外，由于采用了鋼絲繩纏繞隨動裝置，使得整個實驗機結構緊湊合理，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亂繩的現象。
四
圖1是本發明結構主視圖。
圖2是本發明結構俯視局部剖視圖。
圖3是圖2中A-A剖視圖。
五具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述本發明鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，它主要由機架、動力裝置、動力傳動裝置、鋼絲繩纏繞隨動裝置、鋼絲繩導向與張緊裝置、鋼絲繩壓緊裝置等組成。機架11由型鋼和鋼板等焊接或鉚接而成一個剛性結構件，其它各裝置均按一定的空間要求固定在其上。動力裝置由兩臺電動機33、兩臺液壓泵34組成，每臺液壓泵通過聯軸器直接與電動機相連。動力傳動裝置由液壓馬達32、高速傳動軸31、減速器29、底板30、滾筒28、制動器27、鏈輪24組成。滾筒28通過軸和軸承滑動支承在兩端軸承座26中；滾筒軸的左端裝有鏈輪24，滾筒軸的右端通過聯軸器、高速傳動軸31或減速器29與液壓馬達32相連；高速傳動軸31和減速器29固定在底板30上，底板30在液壓油缸17的作用下可在機架11上滑動；當液壓缸17回縮到位時，高速傳動軸直接把液壓馬達32的旋轉動力傳給滾筒28，當液壓缸17外伸到位時，液壓馬達32的動力經減速器29減速增扭后傳給滾筒28。滾筒28的左端固定有一制動圓盤，并在其上裝設有由液壓驅動的制動器27；滾筒28左側裝有測速傳感器25，用以檢測滾筒的旋轉速度。鋼絲繩纏繞隨動裝置由方形箱15、絲杠14、鏈輪13、上導輪5、下導輪4組成。方形箱的上、下兩板上分別滑動裝配有上導輪5和下導輪4，絲杠14與方形箱15成螺旋副配合；絲杠左端裝有鏈輪13，并通過驅動鏈23隨滾筒同向旋轉；驅動鏈上裝設有張緊輪12，以保持驅動鏈合適的張緊度；在該隨動裝置的支架上固定有兩個接近傳感器2和6，用以為電控系統16發送方形箱左移到位和右移到位的信號。鋼絲繩導向與張緊裝置由左下導輪1、左上導輪2、右導輪10、張緊液壓油缸7組成。左下導輪1、左上導輪2滑動裝設在與機架11固定的輪軸上，對鋼絲繩起導向作用；右導輪10的輪軸固定在滑動架9上，并受張緊液壓油缸7的驅動，可在導向板8上滑動，從而實現對鋼絲繩張緊程度的調節；導向板8與機架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和兩個測力傳感器19組成。襯墊支座39與支持架21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通過四個滑輪可在機架11上前、后滑動；支持架21也通過四個滑輪36可在底架20上左、右滑動；兩個測力傳感器19固裝在固定架18和支持架21之間，固定架18固定在機架11上。
工作過程鋼絲繩的左端固定在滾筒28左側，沿滾筒繩槽旋繞幾圈后從下部繞出，經下導輪4、左下導輪1、左上導輪2、襯墊37和40、右導輪10、上導輪5等，再從滾筒28的上部繞進，并沿繩槽向右旋繞至滾筒右端部固定。當滾筒旋轉時，絲杠14在驅動鏈23的作用下也以同樣的方向旋轉，驅使方形箱15及其上導輪4和5向左或向右軸向移動，即隨鋼絲繩在滾筒上的位置變化而移動，從而可從根本上避免亂繩現象的發生，同時，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構的磨損等原因而使鋼絲繩的張緊度不夠時，則可通過如下方式調整通過液壓系統使張緊油缸7再伸出一定長度，推動滑動架9及其上的導輪10向右移動一定距離。驅動鏈中間裝設的張緊輪12可確保驅動鏈的張緊程度基本保持不變。當需要鋼絲繩以很低的速度移動時，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軸器與液壓馬達32和滾筒28的軸連接起來，并且只起動兩臺電動機33中的一臺，將與該電動機相連的液壓泵的排量調到最小。當需要鋼絲繩以最高的速度移動時，則將液壓油缸17回縮到位，用高速傳動軸31將液壓馬達32和滾筒28連接起來，并且同時將兩臺電動機33一同起動，將兩液壓泵34的排量調到最大。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)減速器與一臺電機和一臺液壓泵配合使用，并將液壓泵調到不同的排量；(2)減速器與二臺電機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，將另一臺液壓泵調到不同的排量；(3)高速傳動軸與一臺電機和一臺液壓泵配合使用，并將液壓泵調到不同的排量；(4)高速傳動軸與二臺電機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，通過調節液壓系統可獲得不同的壓緊力和接觸比壓，實際壓緊力和接觸比壓可由液壓系統中壓力傳感器測得。通過操縱液壓系統中用于控制液壓馬達32方向的換向閥，可使液壓馬達驅動滾筒以不同的方向旋轉；其旋轉的速度可通過測速傳感器25進行檢測。當滾筒的旋轉方向使壓緊裝置中的鋼絲繩向左移動時，兩個測力傳感器19受壓力作用；當鋼絲繩向右移動時，兩個測力傳感器19受拉力作用；支持架21上的四個滑輪36可在很大程度上消除外力的影響，以保證傳感器19所測得的數據基本上為鋼絲繩與襯墊間的摩擦力。當滾筒沿一個方向旋轉到使鋼絲繩纏、放到一定位置時，方形箱則靠近傳感器3或6發出使馬達換向的控制信號，當電控制系統16發出停止進行摩擦試驗的信號時，液壓馬達的進、出油口導通并一起接油箱，與此同時，將制動器27中的壓力油也引入油箱，及時將滾筒制動住。
權利要求
1.鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于它由動力裝置、傳動裝置、工作機構、鋼絲繩張緊裝置和壓緊裝置組成，動力裝置與傳動裝置相連，傳動裝置與工作機構相連，工作機構通過纏繞的閉環鋼絲繩連接鋼絲繩張緊裝置和壓緊裝置；工作機構由滾筒(28)、與滾筒(28)傳動鏈相連接的鋼絲繩纏繞隨動裝置組成，滾筒(28)與鋼絲繩纏繞隨動裝置的傳動鏈上設有張緊輪(12)，壓緊裝置與張緊裝置設在與閉環鋼絲繩保持水平位置的機架(11)的右上方，壓緊裝置與張緊裝置重疊設置，壓緊裝置設在張緊裝置的上方。
2.根據權利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述動力裝置由電動機(33)和用聯軸器相連接在一起的液壓泵(34)構成。
3.根據權利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述的傳動裝置由液壓馬達(32)、高速傳動軸(31)、和減速器(29)組成，高速傳動軸(31)和減速器(29)并排設在滑動底板(30)上，液壓缸(17)連接滑動底板(30)，液壓馬達(32)與滾筒(28)之間的聯接，由高速傳動軸(31)或減速器(29)通過聯軸器與之相聯并傳遞不同大小的動力。
4.根據權利要求1或3所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述的滾筒(28)設在軸承座(26)上，其左端設有一制動圓盤，圓盤上設有由液壓驅動的制動器(27)，并設有用以檢測滾筒(28)旋轉速度的測速傳感器(25)，滾筒(28)輸出軸上設有與驅動鏈(23)相配合的鏈輪(24)。
5.根據權利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述的鋼絲繩纏繞隨動裝置包括設在支架上的絲杠(14)、沿絲杠(14)移動的箱體(15)、設在支架兩側的為電控系統(16)提供換向信號的左傳感器(2)和右傳感器(6)，箱體(15)的上下方設有上導輪(5)和下導輪(4)，絲杠(14)左端設有鏈輪(13)，鏈輪(13)與驅動鏈(23)相配合。
6.根據權利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述張緊裝置包括間隔排列設在機架(11)左側的上下導輪(2、1)和右側的導輪(10)，導輪(10)的輪軸設在導向板(8)的滑動架(9)上，并與張緊液壓油缸(7)相連。
7.根據權利要求1所述的鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，其特征在于所述壓緊裝置包括固定在機架(11)上的固定架(18)，裝有滑輪(35)的底架(20)，設在底架(20)上的支持架(21)，支持架(21)上設有運動方向與底架(20)運動方向相互垂直的滑輪(36)，支持架(21)上設有襯墊支座(39)，支座(39)上設有夾在鋼絲繩(38)兩側的襯墊(37)和(40)，襯墊(40)的另一側設有作用在其上的加力油缸(22)，固定架(18)和支持架(21)之間設在測力傳感器(19)。
全文摘要
本發明鋼絲繩與襯墊高速摩擦實驗機，它由機架、動力裝置、傳動裝置、鋼絲繩纏繞隨動裝置、鋼絲繩導向下張緊裝置和鋼絲繩壓緊裝置構成，傳動裝置與鋼絲繩纏繞隨動裝置之間設有驅動鏈及其張緊輪，鋼絲繩壓緊裝置設在鋼絲繩張緊裝置的上方，并與鋼絲繩張緊裝置相垂直，通過控制系統可有效模擬礦井摩擦提升機的各種使用環境和工況的實驗。鋼絲繩與襯墊之間的相對滑動速度可在0.5mm/s與6m/s之間無級變換；滾筒沿一個方向旋轉，鋼絲繩與襯墊的相對滑動摩擦距離可達40m的長度，并且滾筒旋向可自動切換以使摩擦試驗能長時間連續進行。此外，由于設置了鋼絲繩纏繞隨動機構，使得整個實驗機結構緊湊合理，避免了鋼絲繩從滾筒繩槽中跳出而出現亂繩的現象。
文檔編號G01N19/00GK1800823SQ200510134988
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月27日 優先權日2005年12月27日
發明者朱真才, 陳國安, 徐雷, 彭玉興 申請人:中國礦業大學