淺談多繩摩擦提升機(jī)摩擦襯墊系數(shù)測(cè)量裝置

摩擦村墊(簡(jiǎn)稱村墊)是摩擦式提升機(jī)的一個(gè)重要組成部分摩擦系數(shù)是衡量村墊性能優(yōu)劣的重要參數(shù)之一，摩擦村墊摩擦系數(shù)的大小關(guān)系到提升機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)的可靠性和安全性，因此對(duì)村墊的摩擦系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量對(duì)提高提升機(jī)的運(yùn)行效率和運(yùn)行安全性有重要的意義。本文將介紹一種新型襯熱磨擦系數(shù)測(cè)量裝置的設(shè)

1.村墊摩擦系數(shù)測(cè)試方案的選擇

在該課題的研究過程中，主要選擇鋼絲繩襯墊作為摩擦副，針對(duì)該課題的要求，提出了三種有效測(cè)試方案來研究該摩擦副的摩擦性能。

1)輪式也可稱作模。即模礦上與的接狀況，將鋼絲繩搭繞在摩擦輪上(村墊安裝在擦輪上)，利用兩端懸掛重物的方法，使鋼絲繩和村墊間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。鋼絲繩與卷簡(jiǎn)的尺寸比仍按實(shí)際提升機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，只是將實(shí)際提升機(jī)進(jìn)行縮小，通過測(cè)試可得到襯墊的摩擦系數(shù)值。

2)平面法:即取一鋼絲繩和襯墊，使它們加緊，通過外力作用鋼絲繩與村墊相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種方法主要考慮鋼絲緝直徑與卷簡(jiǎn)直徑相比要小得多，因此可近似看成鋼絲繩在一小段襯墊上作平面運(yùn)動(dòng)?！捌矫娣ā睂儆谥本€摩擦，與摩擦輪的圓弧摩擦有所區(qū)別，可視作是摩擦輪上“一個(gè)微弧段”上的摩擦，因此，平面法所測(cè)摩擦系數(shù)，只相當(dāng)于摩擦輪上某一點(diǎn)的摩擦系數(shù)，其測(cè)量值并不能直接作為鋼絲繩與摩擦輪襯墊的使用摩擦系數(shù)，需要進(jìn)行當(dāng)量變換。

3)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法:即在實(shí)際煤礦生產(chǎn)條什下進(jìn)行測(cè)量。相比較而言，平面法的測(cè)試最為簡(jiǎn)單，它所需試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，且材料少，并不需要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)的大量襯墊和很長(zhǎng)的鋼絲緝，測(cè)試裝置也比較簡(jiǎn)單;而輪式法的摩燕輪式模擬提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)加載不便，難以精確控制速度及比壓，測(cè)試精度難以保證。特別是當(dāng)鋼絲繩繩徑較大時(shí)，模型法使用起來很不方便;現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試雖然能夠比較接近于實(shí)際工礦，但會(huì)造成一定時(shí)間內(nèi)的停產(chǎn)，而且現(xiàn)場(chǎng)情況較為復(fù)雜，影響測(cè)試結(jié)果的因案太多，很難精確研究襯墊的追度特性及其對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

2.試驗(yàn)機(jī)主要參數(shù)的確定

在該課題中，主要試驗(yàn)參數(shù)的確定對(duì)鋼絲繩襯墊摩擦特性的研究有直接影響。摩擦提升機(jī)工作過程中，比壓、滑速以及溫度影響襯墊摩擦性能三個(gè)重要因素。在試驗(yàn)中，為了突出溫度對(duì)于襯墊摩擦性能的影響，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)時(shí)，應(yīng)首先考慮對(duì)其他兩個(gè)因素的控制。

1)比壓。摩擦輪兩側(cè)的鋼絲張力差使鋼絲繩對(duì)村墊的接觸壓力呈現(xiàn)變化，影響著摩擦輪上鋼絲繩與村墊的摩擦效果。摩擦提升機(jī)圍包弧內(nèi)鋼絲繩與襯墊比壓變化范圍是確定測(cè)試比壓的依據(jù)。

2)速度、蠕動(dòng)量。鋼絲繩與村墊均為彈性體，受力后就會(huì)產(chǎn)生一定的變形。這樣就會(huì)使提升機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在摩擦弧內(nèi)鋼絲繩與村墊的運(yùn)動(dòng)不一致，從而產(chǎn)生蝸動(dòng)。因而正確認(rèn)識(shí)這一蠕動(dòng)過程對(duì)這一摩擦副的研究尤為重要。

3)速度、動(dòng)量是根據(jù)文獻(xiàn)等總結(jié)而得。為了模擬礦井摩擦提升機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，深人研究村墊的摩擦特性，要求在實(shí)驗(yàn)時(shí)，鋼絲繩的張緊力達(dá)到70-80KN，滑速可調(diào)范圍0.1-10mm/s，比壓的可調(diào)范圍0.5-5Mpa。

3.試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)

3.1機(jī)械部分

在測(cè)試過程中，要求試驗(yàn)機(jī)的速度、村墊的比壓是可調(diào)的，而且由于試驗(yàn)機(jī)的速度、襯墊的比壓及鋼絲繩的張力可調(diào)范圍較大，系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng)，一方面由于液壓傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)調(diào)速，另--方面通過電液比例閥能很方便地調(diào)整油缸壓力和速度。利用一個(gè)襯墊加壓油缸，兩個(gè)鋼絲繩張緊油缸，一根鋼絲繩和一個(gè)推移油缸作為機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)架。村墊盤部分一端由夾緊液壓缸，另一端由梯形螺紋桿共同夾緊鋼絲繩

3.2電比例控制部分

根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的工作要求，在設(shè)計(jì)中我們使用電液比例閥來控制對(duì)襯墊的加壓，對(duì)于推移油缸，考慮到工作穩(wěn)定性，也使用電液比例閥來控制。

1) 襯墊夾緊力的電液比例控制。調(diào)壓系統(tǒng)主要由夾緊油缸、電液比例調(diào)壓閥、節(jié)流閱和壓力傳感器組成。電液比例調(diào)壓閥安裝在夾緊油缸的進(jìn)油口處，結(jié)合回油路的節(jié)流閱對(duì)襯墊的測(cè)試比壓進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。在油缸進(jìn)出油口處各安裝一個(gè)節(jié)流閥。結(jié)合實(shí)際的情況，選取夾緊油缸的參數(shù)為:D=63mm，d=40mm測(cè)試比，壓P為1-3Mpa，最大比壓測(cè)試范圍是0.5-5Mp。選型時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的使用壓力，使所選比例閥的壓力與實(shí)際使用壓力等級(jí)一致。系統(tǒng)壓力與所選閥的壓力等級(jí)相差越大則其有效控制電流占整個(gè)控制電流的比例越低，將使控制精度大大降低。由于閥本身有滯環(huán)的影響，所以選型時(shí)要使系統(tǒng)的工作壓力剛好處在比例調(diào)滯環(huán)比較小的范圍內(nèi)，以提高控制精度。因此選取的電液比例調(diào)壓阿型號(hào)為DBE10-30200YM，最大可調(diào)壓力為20Mpa。

2)推移速度的電液比例控制。調(diào)速液壓系統(tǒng)主要由電液比例調(diào)速閥、背壓閥、節(jié)流閥、單向閥和位移傳感器組成。在油缸的進(jìn)油口處有個(gè)電液比例調(diào)速閥用來調(diào)節(jié)油缸的速度，速度的大小由一個(gè)位移傳感器測(cè)得，把測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)來調(diào)節(jié)電液比例調(diào)速閥的開口度，從而調(diào)節(jié)油缸的進(jìn)油量，使油缸的速度穩(wěn)定在所要求的數(shù)值。在回油路上安裝有背壓閥、節(jié)流倒和單向閥，節(jié)流閥和單向閥組成的這支回路主要是調(diào)節(jié)推移油缸縮回時(shí)的速度，避免對(duì)因速度過快對(duì)機(jī)架造成沖擊;裝有背壓閱的這支回路的主要作用是產(chǎn)生回油路的背壓，其背壓值可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，可使油缸獲得更好的低速穩(wěn)定性。比例調(diào)速閥在選擇時(shí)以其額定電流所對(duì)應(yīng)的流量作為選擇依據(jù)，使需要的流量范圍達(dá)到比例閥流量范圍70%以提高分辨率。選取電液比例調(diào)速閥的型號(hào)為2FRE6B-20B/60R，流可調(diào)范圍是0.025-6L/min.

3.3 PLC電控部分

1)PL,C控制系統(tǒng)的組成。根據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析，得到結(jié)論:需數(shù)字輸人230點(diǎn)，數(shù)字輸出215點(diǎn)，模擬輸人2點(diǎn)、模擬輸出2點(diǎn)。因此選用較為流行的西門子公司S7-200系列CPU226以及數(shù)字模塊EM223模擬輸人模塊EM231以及模擬輸出模塊EM232。

2)PLC程序的設(shè)計(jì)。S7-200的編程作為一種梯形圖編程語(yǔ)言十分方便，且易于修改和調(diào)試。PLC上電后，為了使電機(jī)從空載狀態(tài)下開始平穩(wěn)的運(yùn)行，不允許直接啟動(dòng)電機(jī)，在程序中對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)設(shè)定了限制:PLC首先對(duì)閥位的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，液壓回路應(yīng)處于“卸壓”狀態(tài)。(2PLC讀取并限定比例調(diào)壓閥和比例調(diào)速倒的控制電壓初始值大小，如果初始值過大則不允許直接啟動(dòng)。當(dāng)限制條件均滿足時(shí)，電機(jī)才可以工作。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)后，液壓回路開始加壓。先使鋼繩張緊，然后對(duì)襯墊加壓。此時(shí)調(diào)節(jié)操作面板上的BCD撥碼盤，使村墊夾緊力和相對(duì)滑速在所需的范圍內(nèi)。如果撥碼盤輸人或模擬量輸出發(fā)生錯(cuò)誤，蜂鳴器單調(diào)長(zhǎng)音報(bào)警，且報(bào)警燈亮。整個(gè)系統(tǒng)中還有過熱保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)間過長(zhǎng)，系統(tǒng)會(huì)斷電保護(hù)，液壓系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)，不會(huì)因斷電而突然卸壓。

3.4測(cè)試部分及測(cè)試件的設(shè)

測(cè)試系統(tǒng)是摩擦襯墊試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的核心，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。傳統(tǒng)的摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理相當(dāng)繁瑣，而且處理數(shù)據(jù)容易出錯(cuò)。本測(cè)試系統(tǒng)采用了虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想，能自動(dòng)把采集的數(shù)據(jù)處理成瞬時(shí)摩擦系數(shù)和平均摩擦系數(shù)，然后自動(dòng)記錄在文檔中，試驗(yàn)結(jié)束后，軟件能利用文檔中的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告或進(jìn)行其。

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