[发明专利]监测钢丝绳-摩擦衬垫动态微摩擦状态的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，提升机的加、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。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明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，本发明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；