[发明专利]一种矿井高速提升机用非均质制动盘

说明书

本发明公开了一种矿井高速提升机用非均质制动盘，包括钢制的基体层，在钢制基体层表面设有热障保温涂层，在热障保温涂层表面设有各向异性高导热涂层。其中，各向异性高导热涂层径向导热系数大于圆周和深度方向的导热系数。基体层的导热系数大于热障保温涂层。热障保温涂层的比热容系数大于基体层和各向异性高导热涂层。基体层的热膨胀系数大于所述热障保温涂层和所述各向异性高导热涂层。本发明可以改善高速制动过程中制动盘的温度分布和热变形，从而提高高速提升机的制动安全性。

技术领域

本发明涉及矿山机械高速提升机技术领域，尤其涉及一种非均质制动盘热变形自适应控制方法。

背景技术

矿井提升机主要用于煤矿、金属矿与非金属矿提升、下放人员、材料和设备等，它是联系井上和井下的重要交通运输工具。盘形制动器作为矿井提升机安全制动系统的关键部件，其工作可靠性直接关系着矿井提升机的安全性能，影响着矿山的安全生产，盘形制动器一旦发生故障，轻则影响生产进度，重则导致恶性事故的发生。深部矿井开采是煤矿发展的主流方向，为提高效率，深井提升一般采用大吨位、高速提升；同时，由于工况变得复杂，紧急制动次数也会增多。制动盘是保障矿井提升机安全运行的关键制动部件之一。深井提升机盘式制动器紧急制动的过程中，闸瓦与高速旋转的制动盘接触，通过摩擦作用使提升机减速直至停止。在整个紧急制动过程中，由于制动初速度和制动压力大，制动时间极短，制动盘与闸瓦之间的剧烈摩擦会产生大量的热，导致制动盘和闸瓦的温度急速升高。制动盘表面的温度并不是中间高两边低，而是呈现不均匀分布的规律。闸瓦与旋转的制动盘接触时是不均匀接触，不均匀的接触压力会导致制动盘表面的温度场变化呈现不均匀变化的趋势，制动盘表面局部温度过高，形成所谓的“热点”，影响制动性能。另外，制动时所产生的热量和热应力会导致使制动盘非均匀变形，使用寿命降低，造成安全隐患。

因此为解决上述高速提升机制动盘制动过程中的热变形问题，急需寻求一种有效的方法，提高高速提升机制动的安全性。

发明内容

发明目的：为解决现有高速提升机制动盘制动过程中存在的热变形问题，提供一种通过非均质涂层来改善高速提升机制动盘制动过程中热变形的自适应控制方法。

技术方案：一种矿井高速提升机用非均质制动盘，包括钢制的基体层，在所述钢制基体层表面设有热障保温涂层，在所述热障保温涂层表面设有各向异性高导热涂层；其中，所述各向异性高导热涂层径向导热系数大于圆周和深度方向的导热系数；所述基体层的导热系数大于热障保温涂层；所述热障保温涂层的比热容系数大于所述基体层和各向异性高导热涂层；所述基体层的热膨胀系数大于所述热障保温涂层和所述各向异性高导热涂层。

进一步的，所述各向异性高导热涂层的径向导热系数大于150W/(m·K)，圆周方向和深度方向的导热系数均小于60W/(m·K)；所述热障保温涂层的导热系数小于45W/(m·K)，所述基体层的导热系数为45～60W/(m·K)。

进一步的，所述热障保温涂层的比热容系数大于750J/(kg·K)，所述基体层和各向异性高导热涂层的比热容系数均小于550J/(kg·K)。

所述基体层的热膨胀系数大于10×10^-6/K，所述热障保温涂层的热膨胀系数为5×10^-6/K～10×10^-6/K，所述各向异性高导热涂层的热膨胀系数小于4×10^-6/K。

有益效果：(1)本发明在制动器表面拥有各向异性高导热涂层，该涂层可以使摩擦区域的热量沿半径方向高速传递，降低制动器表面各区域的温度梯度和温度差，从而使得制动盘表面层具有均匀一致的变形量。

(2)本发明的热障保温涂层具有大的比热，能够阻碍表面层热量向基体层传递，同时使表面层具有更加均匀的温度分布。

(3)表面层和热障保温涂层的高温分布、低热膨胀系数能够协调制动器内外层的变形量，从而保证制动器能够自适应高速提升机的制动需求，提高高速提升机的制动安全性。