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SPRINGHEALTH·浅谈多绳摩擦提升机摩擦衬垫系数测量装置·

摩擦衬垫(简称衬垫)是摩擦式提升机的一个重要组成部分摩擦系数是衡量衬垫性能优劣的重要参数之一,摩擦衬垫摩擦系数的大小关系到提升机设计和运行时的可靠性和安全性,因此对衬垫的摩擦系数进行准确的测量对提高提升机的运行效率和运行安全性有重要的意义.本文将介绍一种新型衬热摩擦系数测量装置的设计。

01衬垫摩擦系数测试方案的选择

在该课题的研究过程中,主要选择钢丝绳一衬垫作为摩擦副,针对该课题的要求,提出了三种有效测试方案来研究该摩擦副的摩擦陛能。

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轮式法:也可称作模型法.即模拟矿井上钢丝绳与衬垫的接触状况,将钢丝绳搭绕在摩擦轮上(衬热安装在摩擦轮上),利用两端悬挂重物的方法,使钢丝绳和衬热间发生相对滑动.钢丝绳与卷简的尺寸比仍按实际提升机设计规范,只是将实际提升机进行缩小,通过测试可得到衬垫的摩擦系数值。

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平面法:即取一钢丝绳和衬垫,使它们加紧,通过外力作用，钢丝绳与衬垫相对运动.这种方法主要考虑钢丝绳直径与卷简直径相比要小得多,因此可近似看成钢丝绳在一小段衬垫上作平面运动."平面法"属于直线摩擦,与摩擦轮的圆弧摩擦有所区别,可视作是摩擦轮上个微弧段"上的摩擦,因此,平面法所测摩擦系数,只相当于摩擦轮上某一点的摩擦系数,其测量值并不能直接作为钢丝绳与摩擦轮衬垫的使用摩擦系数,需要进行当量变换。

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现场实测法:即在实际煤矿生产条什下进行测量.相比较而言,平面法的测试最为简单,它所需试验设备简单,且材料少,并不需要现场实测时的大量衬垫和很长的钢丝绳,测试装置也比较简单:而轮式法的摩擦轮式模拟提升机试验台加载不便难以精确控制速度及比压,测试精度难以保证.特别是当钢丝绳绳径较大时,模型法使用起来很不方便:现场测试虽然能够比较接近于实际工矿,但会造成一定时间内的停产,而且现场情况较为复杂,影响测试结果的因素太多,很难精确研究衬垫的温度特性及其对摩擦系数的影响。

02试验机主要参数的确定

在该课题中,主要试验参数的确定对钢丝绳衬垫摩擦行生的研究有直接影响.摩擦提升机工作过程中,比压,滑速以及温度影响衬垫摩擦性能三个重要因素.在试验中,为了突出温度对于衬垫摩擦性能的影响,在设计试验机时,应首先考虑对其他两个因素的控制，

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比压.摩擦轮两侧的钢丝绳张力差使钢丝绳对衬垫的接触压力呈现变化,影响着摩擦轮上钢丝绳与衬垫的摩擦效果.摩擦提升机围包弧内钢丝绳与衬垫比压变化范围是确定测试比压的依据。

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速度,蠕动量.钢丝绳与衬垫均为弹性体,受力后就会产生一定的变形.这样就会使提升机在正常运转过程中,在摩擦弧内钢丝绳与衬垫的运动不一致,从而产生蠕动.因而正确认识这一蠕动过程对这摩擦副的研究尤为重要。

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速度,蠕动量是根据文献等总结而得.为了模拟矿井摩擦提升机的实际运行工况,深入研究衬垫的摩擦特性,要求在实验时,钢丝绳的张紧力达N70一80KN,滑速可调范围0.1-10mm/s,比压的可调范围0.5-5Mpa。

03试验机的设计3.1机械部分

在测试过程中,要求试验机的速度,衬垫的比压是可调的,而且由于试验机的速度,衬垫的比压及钢丝绳的张力可调范围较大,系统采用液压传动,一方面由于液压传动可实现逐级调速,另一方面通过电液比例阀能很方便地调整油缸压力和速度.利用一个衬垫加压油缸,两个钢丝绳张紧油缸,一根钢丝绳和一个推移油缸作为机械结构的主要构架.衬垫盒部分一端由夹紧液压缸,另一端由梯形螺纹杆共同夹紧钢丝绳。

3.2电液比例控制部分

根据试验机的工作要求,在设计中我们使用电液比例阀来控制对衬垫的加压,对于推移油缸,考虑到工作稳定性,也使用电液比例阀来控制。

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衬垫夹紧力的电液比例控制.调压系统主要由夹紧油缸,电液比例调压阀,节流阀和压力传感器组成.电液比例调压阀安装在夹紧油缸的进油口处,结合回油路的节流阀对衬热的测试比压进行调节与控制.在油缸进出油口处各安装一个节流结合实际的情况,选取夹紧油缸的参数为:D-63mm,d=4o~N试比,压P为1一3Mpa,最大比压测试范围是0.5一5Mpa.选型时要根据系统实际的使用压力,使所选比例阀的压力与实际使用压力等级一致.系统压力与所选阀的压力等级相差越大则其有效控制电流占整个控制电流的比例越低,将使控制精度大大降低.由于阀本身有滞环的影响,所以选型时要使系统的工作压力刚好处在比例调滞环比较小的范围内,以提高控制精度.因此选取的电液比例调压阀型号为DBE10一30/YM,最大可调压力为20Mpa。

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推移速度的电液比例控制.调速液压系统主要由电液比例调速阀背压阀,节流阀,单向阀和位移传感器组成.在油缸的进油口处有一个电液比例调速阀用来调节油缸的速度,速度的大小由一个位移传感器测得,把测得的数据反馈到计算机中,由计算机输出控制信号来调节电液比例调速阀的开口度,从而调节油缸的进油量,使油缸的速度稳定在所要求的数值.在回油路上安装有背压阀,节流阀和单向阀,节流阀和单向阀组成的这支回路主要是调节推移油缸缩回时的速度,避免对因速度过快对机架造成冲击;装有背压阀的这支回路的主要作用是产生回油路的背压,其背压值可以手动调节,可使油缸获得更好的低速稳定性.比例调速阀在选择时以其额定电流所对应的流量作为选择依据,使需要的流量范围达到比例阀流量范围70%以提高分辨率.选取电液比例调速阀的型号为2FRE6B一20B/6QR,流量可调范围0.--61Jmin。

3.3PLG电控部分01

PLC控制系统的组成.根据对所设计系统的分析,得到结论:需数宁输入点,数字输出15点,模拟输入2点,模拟输出2,A因此选用较为流行的西门子公司s7一系列cPu以及数字模块EM,模拟输入模块EM以及模拟输出模块EM。

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PLC程序的设计.s7-的编程作为一种梯形图编程语言十分方便,且易于修改和调试.PLC上电后,为了使电机从空载状态下开始平稳的运行,不允许直接启动电机,在程序中对电机的启动设定了限制:?PLc首先对阀位的开关状态进行检测,液压回路应处于"卸压”状态.?PLC读取并限定比例调压阀和比例调速阀的控制电压初始值大小,如果初始值过大则不允许直接启动.当限制条件均满足时,电机才可以工作.电机转动平稳后,液压回路开始加压.先使钢丝绳张紧,然后对衬垫加压此时调节操作面板上的BCD拨码盘,使衬垫夹紧力和相对滑速在所需的范同内.如果拨码盘输入或模拟量输出发生错误,蜂鸣器单调长音报警,且报警灯亮.整个系统中还有过热保护,当系统工作时间过长,系统会断电保护,液压系统处于保压状态不会因断电而突然卸压。

3.4测试部分及测试软件的设计

测试系统是摩擦衬垫试验机设计的核心,其陛能的优劣直接关系到测试结果的准确性和可靠性.传统的摩擦试验数据处理相当繁琐,而且处理数据容易出错.本测试系统采用了虚拟仪器的设计思想,能自动把采集的数据处理成瞬时摩擦系数和平均摩擦系数。

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