SPRING HEALTH·淺談多繩摩擦提升機(jī)摩擦襯墊系數(shù)測量裝置·

摩擦襯墊(簡稱襯墊)是摩擦式提升機(jī)的一個重要組成部分摩擦系 數(shù)是衡量襯墊性能優(yōu)劣的重要參數(shù)之一,摩擦襯墊摩擦系數(shù)的大小關(guān)系 到提升機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時的可靠性和安全性,因此對襯墊的摩擦系數(shù)進(jìn)行 準(zhǔn)確的測量對提高提升機(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摩擦系數(shù)測量裝置的設(shè)計(jì)。

01襯墊摩擦系數(shù)測試方案的選擇

在該課題的研究過程中,主要選擇鋼絲繩一襯墊作為摩擦副,針對 該課題的要求,提出了三種有效測試方案來研究該摩擦副的摩擦陛能。

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輪式法:也可稱作模型法.即模擬礦井上鋼絲繩與襯墊的接觸 狀況,將鋼絲繩搭繞在摩擦輪上(襯熱安裝在摩擦輪上),利用兩端懸 掛重物的方法,使鋼絲繩和襯熱間發(fā)生相對滑動.鋼絲繩與卷簡的尺寸 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,通過測試可得到襯墊的摩擦系數(shù)值。

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平面法:即取一鋼絲繩和襯墊,使它們加緊,通過外力作用，鋼絲繩與襯墊相對運(yùn)動.這種方法主要考慮鋼絲繩直徑與卷簡直徑相比 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."平面法"屬于直線摩擦,與摩擦輪的圓弧摩擦有所區(qū)別,可視作是摩擦輪上個微弧段"上的摩擦,因此,平面法所測摩擦系數(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。

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現(xiàn)場實(shí)測法:即在實(shí)際煤礦生產(chǎn)條什下進(jìn)行測量.相比較而 言,平面法的測試最為簡單,它所需試驗(yàn)設(shè)備簡單,且材料少,并不需 要現(xiàn)場實(shí)測時的大量襯墊和很長的鋼絲繩,測試裝置也比較簡單:而輪 式法的摩擦輪式模擬提升機(jī)試驗(yàn)臺加載不便難以精確控制速度及比 壓,測試精度難以保證.特別是當(dāng)鋼絲繩繩徑較大時,模型法使用起來 很不方便:現(xiàn)場測試雖然能夠比較接近于實(shí)際工礦,但會造成一定時間 內(nèi)的停產(chǎn),而且現(xiàn)場情況較為復(fù)雜,影響測試結(jié)果的因素太多,很難精 確研究襯墊的溫度特性及其對摩擦系數(shù)的影響。

02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)的確定對鋼絲繩襯墊摩擦行生的研究有 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 擦性能三個重要因素.在試驗(yàn)中,為了突出溫度對于襯墊摩擦性能的影 響,在設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)時,應(yīng)首先考慮對其他兩個因素的控制，

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比壓.摩擦輪兩側(cè)的鋼絲繩張力差使鋼絲繩對襯墊的接觸壓力呈現(xiàn)變化,影響著摩擦輪上鋼絲繩與襯墊的摩擦效果.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試比壓的依據(jù)。

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速度,蠕動量.鋼絲繩與襯墊均為彈性體,受力后就會產(chǎn)生一 定的變形.這樣就會使提升機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,在摩擦弧內(nèi)鋼絲繩與 襯墊的運(yùn)動不一致,從而產(chǎn)生蠕動.因而正確認(rèn)識這一蠕動過程對這摩擦副的研究尤為重要。

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速度,蠕動量是根據(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,深入研究襯墊的摩擦特性,要求在實(shí)驗(yàn)時,鋼絲 繩的張緊力達(dá) N70一80KN,滑速可調(diào)范圍 0.1-10mm/s,比壓的可調(diào)范圍 0.5-5Mpa。

03試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)3.1機(jī)械部分

在測試過程中,要求試驗(yàn)機(jī)的速度,襯墊的比壓是可調(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,一方面由于液壓傳動可實(shí)現(xiàn)逐級調(diào)速,另一方面通過電液比 例閥能很方便地調(diào)整油缸壓力和速度.利用一個襯墊加壓油缸,兩個鋼 絲繩張緊油缸,一根鋼絲繩和一個推移油缸作為機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)架.襯墊盒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電液比例控制部分

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襯 墊的加壓,對于推移油缸,考慮到工作穩(wěn)定性,也使用電液比例閥來控 制。

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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)流閥和壓力傳感器組成.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)流閥對襯熱的測試比壓進(jìn)行調(diào)節(jié)與控 制.在油缸進(jìn)出油口處各安裝一個節(jié)流結(jié)合實(shí)際的情況,選取夾緊 油缸的參數(shù)為:D-63mm,d=4o~N 試比,壓P為1一3Mpa,最大比壓測 試范圍是 0.5一5Mpa.選型時要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的使用壓力,使所選比例閥的壓力與實(shí)際使用壓力等級一致.系統(tǒng)壓力與所選閥的壓力等級相差越 大則其有效控制電流占整個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)壓閥型號為 DBE10一30/200YM,最大可調(diào)壓力為 20Mpa。

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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 一個電液比例調(diào)速閥用來調(diào)節(jié)油缸的速度,速度的大小由一個位移傳感 器測得,把測得的數(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)流閥和單向閥,節(jié)流 閥和單向閥組成的這支回路主要是調(diào)節(jié)推移油缸縮回時的速度,避免對 因速度過快對機(jī)架造成沖擊;裝有背壓閥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)速閥在選擇時以其額定電流所對應(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)速閥的型號為 2FRE6B 一 20B/6QR,流量可調(diào)范圍0.025--61Jmin。

3.3PLG 電控部分

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PLC 控制系統(tǒng)的組成.根據(jù)對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析,得到結(jié)論:需 數(shù)寧輸入 230點(diǎn),數(shù)字輸出 15 點(diǎn),模擬輸入 2 點(diǎn),模擬輸出2,A因此 選用較為流行的西門子公司s7一200 系列 cPu226 以及數(shù)字模塊 EM223,模 擬輸入模塊 EM231 以及模擬輸出模塊EM232。

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PLC 程序的設(shè)計(jì).s7-200 的編程作為一種梯形圖編程語言十分 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,不允許直接啟動電機(jī),在程序中對電機(jī)的啟動設(shè)定了限 制:?PLc 首先對閥位的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測,液壓回路應(yīng)處于"卸壓”狀態(tài).?PLC 讀取并限定比例調(diào)壓閥和比例調(diào)速閥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.當(dāng)限制條件均滿足時,電機(jī)才可以工作.電機(jī)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后,液壓回路開始加壓.先使鋼絲繩張緊,然 后對襯墊加壓此時調(diào)節(jié)操作面板上的 BCD 撥碼盤,使襯墊夾緊力和相 對滑速在所需的范同內(nèi).如果撥碼盤輸入或模擬量輸出發(fā)生錯誤,蜂鳴 器單調(diào)長音報警,且報警燈亮.整個系統(tǒng)中還有過熱保護(hù),當(dāng)系統(tǒng)工作 時間過長,系統(tǒng)會斷電保護(hù),液壓系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)不會因斷電而突 然卸壓。

3.4測試部分及測試軟件的設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)是摩擦襯墊試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的核心,其陛能的優(yōu)劣直接關(guān)系到 測試結(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.本測試系統(tǒng)采用了虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想,能自動把 采集的數(shù)據(jù)處理成瞬時摩擦系數(shù)和平均摩擦系數(shù)。

END

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