专利名称：钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，尤其适用于模拟矿井提升钢丝绳和摩擦衬垫摩擦副的使用环境和工作状况的实验，以研究钢丝绳与衬垫间的摩擦学行为以及衬垫材料的摩擦学性能。
背景技术：
掌握钢丝绳与衬垫之间的摩擦学行为，是矿井摩擦提升系统可靠使用的重要前提，也是其提升能力计算的理论基础。如果采用实际提升机对钢丝绳与衬垫的摩擦磨损状态进行现场试验，既费时、费力、耗费大，不便于操作，同时也很不安全。因此，采用模拟实验台进行分析研究才是唯一可行的措施。但目前针对摩擦提升钢丝绳与衬垫所研制的实验台还停留在摩擦系数的测试上，并且还存在以下主要问题(1)钢丝绳与衬垫间的最大相对滑动速度只能达到每秒数毫米，无法对提升钢丝绳与衬垫可能出现的高速滑磨情况进行模拟试验；(2)试验环境与工况基本不变，无法对矿井提升系统的环境温度、污染程度、润滑状况等进行模拟；(3)每次试验时，钢丝绳与衬垫间的相对滑动距离短，不足以模拟摩擦发热的影响，甚至有可能在一次试验结束时还没有达到稳定的摩擦、磨损状态。
发明内容
鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，它能够真实模拟矿井摩擦提升系统现场在各种环境下使用的工况，全面、系统、可靠地掌握提升钢丝绳与衬垫材料之间的摩擦学行为，进而为矿井提升系统的可靠性设计、使用管理提供可靠的理论依据。
本发明钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，它主要由动力装置、传动装置、工作机构、钢丝绳张紧装置和压紧装置组成，动力装置与传动装置相连，传动装置与工作机构相连，工作机构通过缠绕的闭环钢丝绳连接钢丝绳张紧装置和压紧装置；工作机构由滚筒、与滚筒传动链相连接的钢丝绳缠绕随动装置组成，滚筒与钢丝绳缠绕随动装置的传动链上设有张紧轮，压紧装置与张紧装置设在与闭环钢丝绳保持水平位置的机架的右上方，压紧装置与张紧装置重叠设置，压紧装置设在张紧装置的上方。
本发明钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，所述动力装置由电动机和用联轴器相连接在一起的液压泵构成；所述的传动装置由液压马达、高速传动轴、和减速器组成，高速传动轴和减速器并排设在滑动底板上，液压缸连接滑动底板，液压马达与滚筒之间的联接，由高速传动轴或减速器通过联轴器与之相联并传递不同大小的动力。所述的滚筒设在轴承座上，其左端设有一制动圆盘，圆盘上设有由液压驱动的制动器，并设有用以检测滚筒旋转速度的测速传感器，滚筒输出轴上设有与驱动链相配合的链轮。所述的钢丝绳缠绕随动装置包括设在支架上的丝杠、沿丝杠移动的箱体、设在支架两侧的为电控系统提供换向信号的左传感器和右传感器，箱体的上下方设有上导轮和下导轮，丝杠左端设有链轮，链轮与驱动链相配合；所述钢丝绳张紧装置包括间隔排列设在机架左侧的上下导轮和右侧与的导轮，导轮的轮轴设在导向板的滑动架上，并与张紧液压油缸相连；所述钢丝绳压紧装置包括固定在机架上的固定架，装有滑轮的底架，设在底架上的支持架，支持架上设有运动方向与底架运动方向相互垂直的滑轮，支持架上设有衬垫支座，支座上设有夹在钢丝绳两侧的衬垫，衬垫的另一侧设有作用在其上的加力油缸，固定架和支持架之间设在测力传感器。
本发明钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机的有益效果它可有效模拟矿井摩擦提升机的各种使用环境和工况的实验，其钢丝绳与衬垫之间的相对滑动速度可在0.5mm/s与6m/s之间无级变换；滚筒沿一个方向旋转，钢丝绳与衬垫的相对滑动摩擦距离可达40m的长度，并且滚筒旋向可自动切换以使摩擦试验能长时间连续进行，此外，由于采用了钢丝绳缠绕随动装置，使得整个实验机结构紧凑合理，占地面积少，易于控制，有效避免了钢丝绳从滚筒绳槽中跳出而出现乱绳的现象。
四
图1是本发明结构主视图。
图2是本发明结构俯视局部剖视图。
图3是图2中A-A剖视图。
五具体实施例方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述本发明钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，它主要由机架、动力装置、动力传动装置、钢丝绳缠绕随动装置、钢丝绳导向与张紧装置、钢丝绳压紧装置等组成。机架11由型钢和钢板等焊接或铆接而成一个刚性结构件，其它各装置均按一定的空间要求固定在其上。动力装置由两台电动机33、两台液压泵34组成，每台液压泵通过联轴器直接与电动机相连。动力传动装置由液压马达32、高速传动轴31、减速器29、底板30、滚筒28、制动器27、链轮24组成。滚筒28通过轴和轴承滑动支承在两端轴承座26中；滚筒轴的左端装有链轮24，滚筒轴的右端通过联轴器、高速传动轴31或减速器29与液压马达32相连；高速传动轴31和减速器29固定在底板30上，底板30在液压油缸17的作用下可在机架11上滑动；当液压缸17回缩到位时，高速传动轴直接把液压马达32的旋转动力传给滚筒28，当液压缸17外伸到位时，液压马达32的动力经减速器29减速增扭后传给滚筒28。滚筒28的左端固定有一制动圆盘，并在其上装设有由液压驱动的制动器27；滚筒28左侧装有测速传感器25，用以检测滚筒的旋转速度。钢丝绳缠绕随动装置由方形箱15、丝杠14、链轮13、上导轮5、下导轮4组成。方形箱的上、下两板上分别滑动装配有上导轮5和下导轮4，丝杠14与方形箱15成螺旋副配合；丝杠左端装有链轮13，并通过驱动链23随滚筒同向旋转；驱动链上装设有张紧轮12，以保持驱动链合适的张紧度；在该随动装置的支架上固定有两个接近传感器2和6，用以为电控系统16发送方形箱左移到位和右移到位的信号。钢丝绳导向与张紧装置由左下导轮1、左上导轮2、右导轮10、张紧液压油缸7组成。左下导轮1、左上导轮2滑动装设在与机架11固定的轮轴上，对钢丝绳起导向作用；右导轮10的轮轴固定在滑动架9上，并受张紧液压油缸7的驱动，可在导向板8上滑动，从而实现对钢丝绳张紧程度的调节；导向板8与机架11固定相连。钢丝绳压紧装置由衬垫37和40、衬垫支座39、加压油缸22、支持架21、底架20、固定架18和两个测力传感器19组成。衬垫支座39与支持架21固连为一体，其中套装有衬垫37和40，其中衬垫37由支持架21限位，加压油缸22活塞杆的推力直接作用在衬垫40上，并将钢丝绳夹紧在两衬垫的绳槽之间；底架20通过四个滑轮可在机架11上前、后滑动；支持架21也通过四个滑轮36可在底架20上左、右滑动；两个测力传感器19固装在固定架18和支持架21之间，固定架18固定在机架11上。
工作过程钢丝绳的左端固定在滚筒28左侧，沿滚筒绳槽旋绕几圈后从下部绕出，经下导轮4、左下导轮1、左上导轮2、衬垫37和40、右导轮10、上导轮5等，再从滚筒28的上部绕进，并沿绳槽向右旋绕至滚筒右端部固定。当滚筒旋转时，丝杠14在驱动链23的作用下也以同样的方向旋转，驱使方形箱15及其上导轮4和5向左或向右轴向移动，即随钢丝绳在滚筒上的位置变化而移动，从而可从根本上避免乱绳现象的发生，同时，也可确保滚筒之外的钢丝绳的长度基本保持不变，即钢丝绳的张紧程度基本保持不变；如果因钢丝绳的变形或各机构的磨损等原因而使钢丝绳的张紧度不够时，则可通过如下方式调整通过液压系统使张紧油缸7再伸出一定长度，推动滑动架9及其上的导轮10向右移动一定距离。驱动链中间装设的张紧轮12可确保驱动链的张紧程度基本保持不变。当需要钢丝绳以很低的速度移动时，则将液压油缸17外推到位，将减速器29的输入轴和输出轴分别通过联轴器与液压马达32和滚筒28的轴连接起来，并且只起动两台电动机33中的一台，将与该电动机相连的液压泵的排量调到最小。当需要钢丝绳以最高的速度移动时，则将液压油缸17回缩到位，用高速传动轴31将液压马达32和滚筒28连接起来，并且同时将两台电动机33一同起动，将两液压泵34的排量调到最大。钢丝绳在最低速度和最高速度之间的速度，可通过以下四种配合方式得到(1)减速器与一台电机和一台液压泵配合使用，并将液压泵调到不同的排量；(2)减速器与二台电机和二台液压泵配合使用，并将一台液压泵的排量固定在最大，将另一台液压泵调到不同的排量；(3)高速传动轴与一台电机和一台液压泵配合使用，并将液压泵调到不同的排量；(4)高速传动轴与二台电机和二台液压泵配合使用，并将一台液压泵的排量固定在最大，将另一台液压泵调到不同的排量。钢丝绳38与衬垫37和40之间的压紧力由加压油缸22提供，通过调节液压系统可获得不同的压紧力和接触比压，实际压紧力和接触比压可由液压系统中压力传感器测得。通过操纵液压系统中用于控制液压马达32方向的换向阀，可使液压马达驱动滚筒以不同的方向旋转；其旋转的速度可通过测速传感器25进行检测。当滚筒的旋转方向使压紧装置中的钢丝绳向左移动时，两个测力传感器19受压力作用；当钢丝绳向右移动时，两个测力传感器19受拉力作用；支持架21上的四个滑轮36可在很大程度上消除外力的影响，以保证传感器19所测得的数据基本上为钢丝绳与衬垫间的摩擦力。当滚筒沿一个方向旋转到使钢丝绳缠、放到一定位置时，方形箱则靠近传感器3或6发出使马达换向的控制信号，当电控制系统16发出停止进行摩擦试验的信号时，液压马达的进、出油口导通并一起接油箱，与此同时，将制动器27中的压力油也引入油箱，及时将滚筒制动住。
权利要求
1.钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于它由动力装置、传动装置、工作机构、钢丝绳张紧装置和压紧装置组成，动力装置与传动装置相连，传动装置与工作机构相连，工作机构通过缠绕的闭环钢丝绳连接钢丝绳张紧装置和压紧装置；工作机构由滚筒(28)、与滚筒(28)传动链相连接的钢丝绳缠绕随动装置组成，滚筒(28)与钢丝绳缠绕随动装置的传动链上设有张紧轮(12)，压紧装置与张紧装置设在与闭环钢丝绳保持水平位置的机架(11)的右上方，压紧装置与张紧装置重叠设置，压紧装置设在张紧装置的上方。
2.根据权利要求1所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述动力装置由电动机(33)和用联轴器相连接在一起的液压泵(34)构成。
3.根据权利要求1所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述的传动装置由液压马达(32)、高速传动轴(31)、和减速器(29)组成，高速传动轴(31)和减速器(29)并排设在滑动底板(30)上，液压缸(17)连接滑动底板(30)，液压马达(32)与滚筒(28)之间的联接，由高速传动轴(31)或减速器(29)通过联轴器与之相联并传递不同大小的动力。
4.根据权利要求1或3所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述的滚筒(28)设在轴承座(26)上，其左端设有一制动圆盘，圆盘上设有由液压驱动的制动器(27)，并设有用以检测滚筒(28)旋转速度的测速传感器(25)，滚筒(28)输出轴上设有与驱动链(23)相配合的链轮(24)。
5.根据权利要求1所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述的钢丝绳缠绕随动装置包括设在支架上的丝杠(14)、沿丝杠(14)移动的箱体(15)、设在支架两侧的为电控系统(16)提供换向信号的左传感器(2)和右传感器(6)，箱体(15)的上下方设有上导轮(5)和下导轮(4)，丝杠(14)左端设有链轮(13)，链轮(13)与驱动链(23)相配合。
6.根据权利要求1所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述张紧装置包括间隔排列设在机架(11)左侧的上下导轮(2、1)和右侧的导轮(10)，导轮(10)的轮轴设在导向板(8)的滑动架(9)上，并与张紧液压油缸(7)相连。
7.根据权利要求1所述的钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，其特征在于所述压紧装置包括固定在机架(11)上的固定架(18)，装有滑轮(35)的底架(20)，设在底架(20)上的支持架(21)，支持架(21)上设有运动方向与底架(20)运动方向相互垂直的滑轮(36)，支持架(21)上设有衬垫支座(39)，支座(39)上设有夹在钢丝绳(38)两侧的衬垫(37)和(40)，衬垫(40)的另一侧设有作用在其上的加力油缸(22)，固定架(18)和支持架(21)之间设在测力传感器(19)。
全文摘要
本发明钢丝绳与衬垫高速摩擦实验机，它由机架、动力装置、传动装置、钢丝绳缠绕随动装置、钢丝绳导向下张紧装置和钢丝绳压紧装置构成，传动装置与钢丝绳缠绕随动装置之间设有驱动链及其张紧轮，钢丝绳压紧装置设在钢丝绳张紧装置的上方，并与钢丝绳张紧装置相垂直，通过控制系统可有效模拟矿井摩擦提升机的各种使用环境和工况的实验。钢丝绳与衬垫之间的相对滑动速度可在0.5mm/s与6m/s之间无级变换；滚筒沿一个方向旋转，钢丝绳与衬垫的相对滑动摩擦距离可达40m的长度，并且滚筒旋向可自动切换以使摩擦试验能长时间连续进行。此外，由于设置了钢丝绳缠绕随动机构，使得整个实验机结构紧凑合理，避免了钢丝绳从滚筒绳槽中跳出而出现乱绳的现象。
文档编号G01N19/00GK1800823SQ200510134988
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者朱真才, 陈国安, 徐雷, 彭玉兴 申请人:中国矿业大学