[发明专利]一种钢丝绳与衬垫多向振动下的摩擦损失实验装置及方法

说明书

本发明涉及矿山机械设备领域，尤其涉及一种钢丝绳与衬垫多向振动下的摩擦损失实验装置及方法，包括底座、固定在底座上部的机架以及固定在机架上的摩擦机构；摩擦机构上缠绕有钢丝绳；摩擦机构与钢丝绳接触的表面设置有摩擦衬垫；钢丝绳一端固定连接有配重机构；钢丝绳另一端连接有用于使钢丝绳另一端产生三维振动的激振机构；机架上设置有用于测量钢丝绳与摩擦衬垫间极限摩擦力的测量机构；激振机构与测量机构通过控制系统控制，本发明可以实现不同钢丝绳振动下的摩擦力测量，分析不同振幅、方向、位置以及不同预紧力下的绳‑衬极限摩擦力损失程度。

技术领域

本发明涉及矿山机械设备领域，尤其涉及一种钢丝绳与衬垫多向振动下的摩擦损失实验装置及方法。

背景技术

多绳摩擦式提升机以其提升能力大，安全系数高，消耗功率低，机器尺寸小，造价便宜等显著优点，被越来越多地用于深井及超深矿井的矿井提升中。摩擦提升依靠钢丝绳与衬垫的摩擦力来传递作用力，摩擦衬垫与钢丝绳构成对偶摩擦副，二者之间摩擦系数的高低直接影响着提升机的提升能力、工作效率和安全性等，相对滑移对摩的两摩擦配副，单一构件的振动对摩擦副具有确定的摩擦力减弱效应，且减摩效应的大小与配副构件的振动幅值、频率及方向等均有相关关系。钢丝绳在动态运行过程中，由于时变的绳长、井筒风阻、罐道平度误差、罐耳圆度误差等，不可避免的对提升系统产生各个方向振动激励，特别是当开采深度不断加深，钢丝绳悬垂长度不断加长，将会加剧钢丝绳的横、纵向以及耦合振动，振动随着钢丝绳向上传递至摩擦轮，对围包角内钢丝绳与衬垫的摩擦接触界面产生激励，影响钢丝绳与衬垫的有效摩擦接触。因此，探索钢丝绳多向振动下与衬垫的摩擦损失机理，对保证现代矿井的安全高效生产、提高设备质量可靠度具有重要意义。

目前对于钢丝绳与衬垫的摩擦试验机已开展了相关研究，中国专利(CN104568738A)公布了一种无级变速滑动摩擦试验机及试验方法，采用无接头钢丝绳与衬垫无级变速滑动摩擦试验机构，只实现了可加速、长时间摩擦；

中国专利(CN105910982B)公布了一种基于弧面法测量提升机摩擦衬垫摩擦系数的方法，中国专利(CN103940733B)公布了一种提升机摩擦衬垫的微滑移试验平台，以上两种只实现了围包角局部的钢丝绳与衬垫滑移摩擦力测试，与实际的整周围包角传动存在差异，且考虑的动态荷只是钢丝绳纵向张力的动态载荷，而未考虑对摩擦传动具有更显著影响的横向振动；

中国专利(CN104122198B)公布了一种摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置及方法，其只实现了钢丝绳各向振动的测量，其纵向激振不可以调整，且无法测出振动对极限摩擦力的实际影响。

现有技术存在的问题主要有：(1)无法准确测量静摩擦到滑动摩擦的分界特性和围包角极限摩擦力；(2)为模拟实际工况的平稳状态，未涉及振动状态的钢丝绳以及进一步与衬垫的振动-摩擦参数研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢丝绳与衬垫多向振动下的摩擦损失实验装置及方法，以解决上述问题，可以实现不同钢丝绳振动下的摩擦力测量，分析不同振幅、方向、位置以及不同预紧力下的绳-衬极限摩擦力损失程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种钢丝绳与衬垫多向振动下的摩擦损失实验装置，包括底座、固定在所述底座上部的机架以及固定在所述机架上的摩擦机构；所述摩擦机构上缠绕有钢丝绳；所述摩擦机构与所述钢丝绳接触的表面设置有摩擦衬垫；所述钢丝绳一端固定连接有配重机构；所述钢丝绳另一端连接有用于使所述钢丝绳另一端产生三维振动的激振机构；所述机架上设置有用于测量所述钢丝绳与摩擦衬垫间极限摩擦力的测量机构；所述激振机构与所述测量机构通过控制系统控制；

所述激振机构包括竖直设置在所述机架内部的两个第一导轨、套接在所述第一导轨外部的导套、固定套接所述导套外侧的上支撑板、固定套接所述导套外侧且位于所述上支撑板下方的下支撑板、一端固定在所述机架下部使所述钢丝绳产生轴向振动的纵向激振机构及固定设置在所述上支撑板和所述下支撑板上表面使所述钢丝绳产生径向振动的两个曲柄滑块机构；