提升机防滑装置摩擦施验装置设计.pdf

第3 1 卷第0 7 期煤矿机械V 0 1 ．3 I N o ．0 7 2 0 1 0 年0 7 月 C o a lM i n eM a c h i n e r v J u l ．2 0 1 0 提升机防滑装置摩擦试验装置设计 谭兴福。马驰。王前。徐翊峰 中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 摘 要主要介绍了防滑装置的工作原理。设计了一种用于测量提升机防滑装置摩擦力的试 验装置．包括整体结构的设计、液压系统的设计、电控系统的设计，并介绍了各个物理量如压力、滑 动速度、温度等的测量方法。 关键词摩擦力测量；试验设计；卡绳装置 中图分类号T D 5 3 8 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 0 0 7 0 0 0 5 0 3 F r i c t i o n a lE x p e r i m e n t a lD e v i c eD e s i g nA p p l i e dt oA n t iS l i d i n gD e v i c eo f F r i c t i o n a lH o i s t T A NX i n g - f u 。M AC h i ，W A N GQ i a n ，X VY i - f e n g ‘ C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n ga n dT e c h n o l o g y ，X u z h o u2 2 1l1 6 ，C h i n a A b s t r a c t As h o r ti n t r o d u c t i o n o ft h et h e o r yo fa n t is l i d i n gd e v i c ei sg i v e n ，as t y l eo fe x p e r i m e n t a l d e v i c eo fm e a s u r i n gf r i c t i o ni s d e s i g n e d ．T h e s t r u c t u r a l d e s i g n ．h y d r a u l i cs y s t e m d e s i g n a n dt h e e l e c t r i c a ls y s t e md e s i g na r ef i n i s h e d ，t h em e t h o do fh o wt om e a s u r es o m ef a c t o r s ，e ．g ．p r e s s u r e ，s p e e d ， t e m p e r a t u r ea r ea n a l y s e d ． K e yw o r d s f r i c t i o nm e a s u r e m e n t ；e x p e r i m e n t a ld e v i c ed e s i g n ；a n t is l i d i n gd e v i c e 0 前言 随着矿井生产规模的大型化发展．摩擦提升机 的应用越来越广泛。摩擦提升机是依靠主提升钢丝 绳与摩擦轮之间的摩擦力进行传动．提升钢丝绳搭 放在主导轮上，提升容器悬挂在两端。当电机主导 轮转动时．主导轮上的摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩 擦力便带动钢丝绳随着主导轮一起转动．从而实现 容器上升或下降。这要求钢丝绳与衬垫之间不应有 相对滑动．但提升过程中可能会出现衬垫摩擦系数 降低、超载、制动力矩调整不合理等，这些均可能造 成工作时产生滑动．引发一系列重大事故．因此在 摩擦提升系统中应用防滑装置．在滑动时能够快速 。◆。◆_ ●_ ．, q p - ．, q p - ．●1 , - - ●} - ●。◆‘●- ◆- ◆。 卡住钢丝绳。防滑装置通过摩擦衬垫与钢丝绳的摩 擦力制动设备．但是由于多数摩擦衬垫摩擦系数的 理论和测定是关于制动装置上的．因此有必要设计 一种试验装置来测定和研究防滑装置的摩擦系数 的变化。本文旨在设计一种试验装置，并对实现的 功能作简要介绍。 1 试验的理论分析 1 。1 试验目的 现代摩擦理论指出。摩擦系数与正压力、温度、 相对运动速度、表面光洁度、材料等因素有关。本次 试验的主要目的是测量摩擦系数随以上各种因素 的变化趋势．困此该试验装置应实现以下功能 以功率为18 0 0k W 采煤机为例．销轨轮进行 3 导向滑靴与销轨侧壁之间磨损严重； 实际生产的各项指标如表1 所示。销轨轮齿面修形 4 采煤机工作时有3 个支撑点受力； 增强了齿根弯曲强度。同时也增强了齿面的接触应 5 从理论上得出销轨轮修形量的大小，对销 力．实际应用中提高了其使用寿命。轨轮齿面进行的修形．经过修形的销轨轮会提高齿 表118 0 0k W 采煤机销轨轮参数 根弯曲强度，提高销轨轮的使用寿命。 齿执6 h 瑚 蓑 材料 ’1 ≥。“。麓彦一 齿面硬度加丁方式 参考文献 I I4 0 C r N i M o A 调质处理H B 2 7 0 3 0 0 淬硬H R C 4 8 - 5 5 齿形数控加T [ 1 ] 英 K ．L ．J o h n 8 0 n ．接触力学[ M ] ．徐秉业．罗学富等译．北京高等 5结语 教育出版杜，1 9 9 2 1 通过对采煤机整机受力分析．得出虽然采 [ 2 ] 宋乐民齿形与齿轮强度[ M ] 北京国防丁业出版社，1 9 8 7 煤机牵引力和工作阻力不在同一条直线上．但是销作者简介马雁翔 1 9 8 3 一 ，山西太原人，太原理工大学机械工 轨轮在正常工作时不会受到弯矩的影响程学院硕士研究生，从事采煤机的研究，电子信箱m a y a n m ． 2 采煤机行走部前导向滑靴与后导向滑靴会 a n 9 1 9 8 3 g n m i l ．c o n l ． 受到很大的轴向力； 责任编辑王海英收稿日期2 0 1 0 一0 1 2 0 5 一 万方数据 V 0 1 ．3 1N o ．0 7提升机防滑装置摩擦试验装置设计谭兴福，等第3 l 卷第0 7 期 1 测量衬垫上不同的正压力与摩擦系数的关 式中 P 热扩散系数； 系 2 测量摩擦热对摩擦系数的影响； 3 澳I j 量滑速与摩擦系数的关系； 4 测量摩擦衬垫在不同的磨损状态、表面光 洁度时与摩擦系数的关系。 1 ．2 正压力的测量 正压力即钢丝绳所受的压力．可以用一个压力 表量液压缸进油E l 处的压力．再乘以一个系数来估 算出衬垫所受的正压力．即 肚印A 式中p 液压缸的入口压力； A 液压缸无杆腔的面积 七阻尼系数。 1 ．3 摩擦力的测量 摩擦力的测量．可以通过在两边卡绳装置的下 侧各安装一个拉压传感器．此时系统的受力模型见 图1 。 图1受力分析图 图l 中月和只相等为正压力，凡可以通过压 力传感器测量出来，尼是要计算的摩擦力。把液压 缸的底部用铰链联接来代替法兰联接．这样对力的 测量和计算带来了很大的方便而对研究摩擦衬垫 和钢丝绳的摩擦没有影响．此时受力分析图变成图 2 的结构，可通过受力分析求解，设疋和B 之间的 距离为￡。，只和R 之间的距离为L 2 ，则 F , F 3 L l ／L 2 旦年 F 半 ，2 j丹i，4 l 图2 改进后受力分析图 1 ．4 温度的测量 测量温度比较难以实现．而且精度往往不理 想，表面温度的计算是在某些假设基础上进行的． 实际摩擦表面的温度分布以及热的情况都相当复 杂。例如表面上的摩擦热可以通过辐射、传导等方 式逸散，而传导也不像通常假设的那种一维流动。 理论计算的温度只有在特定条件下才符合或接近 实际温度。 通常简化的一维热传导方程为 a ra 2 r 面～Ⅱ石F X 离表面距离 t 加热时间。 由此可知．表层材料中沿表面法线方向的温度 是按到表面距离的二次幂指数而变化的．可见表层 中的温度梯度很大。测量温度常用的方法有很多． 比如利用金属的热电效应和导电率随温度而变化 的关系．可测定摩擦表面的温度用接触式热电偶 测量表面温度采用薄膜电阻法也可测定摩擦表面 温度，但测温计会因摩擦元件的磨损而损坏红外 辐射测温技术在高温下测定瞬时温度有比较满意 的结果．但只有在测量元件与热源问没有任何障碍 物的条件下才可使用。此次选用热电偶，埋在衬垫 之下。测量出温度．然后求出热传导方程，这样就可 以求出表面的温度． 1 ．5 相对滑动速度的测量 由于衬垫是固定不动的．可以通过测量钢丝绳 的速度．就可得出它们之间的相对速度．由于在试 验时滚筒与钢丝绳之间不产生明显的滑动．因此可 以通过测量轴的转速来计算出钢丝绳与衬垫的相 对滑动。选用光电编码器，光电编码器是一种通过 光电量转换将输出轴上的机械几何位移量转换成 脉冲或数字量的传感器。使用时将2 个光电编码器 分别安装在电动机输出轴两端。 2 试验装置设计 1 整体结构的设计 试验装置总体结构应尽量与现场实际相一致． 使实验得到的数据和反应的趋势与实际相吻合．只 有这样实验才有意义。实验设备零件的尺寸基本按 照比实际零件缩小1 倍。电动机输出转矩经过减速 器减速。再将力矩传到卷筒，从而带动钢丝绳运动。 防滑机构的制动副有很多类型，图3 为矿井上应用 的一种卡绳装置．采用互相啮合的齿形结构．该结 构的优点在于可有效利用摩擦材料的厚度。本次试 验选用该类型的制动副。现在来考虑怎样实现实验 数据的测量． 6 吲睁 图3 整体结构 1 ．液压缸2 ．制动副3 ．摩擦衬垫4 ．钢丝绳5 ．拉压传感器 2 液压系统的设计 液压系统设计如图4 所示。液压泵2 供高压 万方数据 第3 l 卷第0 7 期 2 0 1 0 年0 7 月 煤 矿机 械 C o a lM i n eM a c h i n e r ．y V 0 1 ．3 l N o ．0 7 J u l ．2 0 1 0 基于粒子群算法的喷浆机器人移动控制算法 石玉秋。胡波，黄玲，马兆敏 广西工学院，广西柳州5 4 5 0 0 6 摘要针对简化的三自由度喷浆机器人进行定点目标的移动控制任务，研究一种基于粒子 群寻优的移动控制算法。该方法以机器人位姿输出函数最小化为目标，进行优化计算，学习算法简 单，具有很好的自适应性和鲁棒性。基于所提出的优化方法进行仿真实验，实验结果证明了所提方 法是可靠有效的。 关键词喷浆机器人；粒子群；优化；移动控制 中图分类号T P l 8 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 0 0 7 0 0 0 7 0 4 S h o t c r e t eR o b o tM o t i o nC o n t r o lA l g o r i t h mB a s e do nP a r t i c l eS w a r m O p t i m i z a t i o n S i l lY u - q i u ，H UB o ，H U A N GL i n g ，M AZ h a o - - m i n G u a n g x iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，L i u z h o u5 4 5 0 0 6 ，C h i n a A b s t r a c t Ao p t i m i z e dm o t i o nc o n t r o la l g o r i t h mb a s e do np a r t i c l es w a l l no p t i m i z a t i o nw a ss t u d i e d ， o r i e n t e dt oh o wt h es i m p l i f i e d3 - D O Fs h o t c r e t er o b o tt oa c c o m p l i s ht h em o v a b l ec o n t r o l l i n gt oaf i x e d p o i n t ．H a v i n gt h eo b j e c t i v eo fm i n i m u mp o s i n g o u t p u tf u n c t i o no ft h er o b o t ，t h i sa l g o r i t h mi ss i m p l e a n dh a sag o o ds e l f a d a p t a b i l i t ya n dr o b u s t n e s s ．T h ee x p e r i m e n t sb a s e do nt h i so p t i m i z e dm e t h o da r e p e r f o r m e d ，a n dt h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h em e t h o di se f f e c t i v e ． K e yw o r d s s h o t c r e t er o b o t ；p a r t i c l es w a r m ；o p t i m i z a t i o n ；m o t i o nc o n t r o l ●_ - q t - ．●- ◆- ．- ◆一◆‘◆- ◆- ◆一◆◆m ◆- ◆◆- ◆- ◆- ◆- ◆◆- ◆- ．- 一◆- ◆- ．- ◆。◆。◆- ◆- ●。 - e - ．◆●- - 4 1 l - ◆‘◆- ◆- ●- ●●◆- ◆ 油，当电磁阀5 左位得电后，阀芯向右移动，压力油制。编码器实现滑动速度的检测，为提高其可靠性 经过电磁阀左位，然后压力油分为2 路，一路为左采用2 个编码器，安放在电机输出轴的两侧，显示 侧液压缸无杆腔供液，另一路为右侧供液，推动活器用于显示各数据的实时状态．P L C 用于系统的控 塞杆和制动机构迅速移动，从而夹紧中间的钢丝制，数据的采集处理等。U P S 用于为系统提供稳定 绳．实现钢丝绳的制动。液压缸返回时，电磁阀右位 得电，使阀芯向左移动，压力油经电磁阀的右位流 到液压缸的有缸腔，从而推动活塞杆退回，溢流阀4 用于调节泵的出口压力．从而可以获得不同正压 力。压力表3 主要用于随时测量油液压力。 图4 液压系统图 1 ．油箱2 液压泵3 ．压力表4 ．溢流阀5 ．电磁阀6 、7 ．液压缸 3 电气控制系统的设计 摩擦提升机卡绳装置摩擦试验装置的电控系 统由编码器、P L C 控制器、液晶显示器和U P S 构成， 对液压站、钢丝绳制动机构和回油路保护进行控 的电源。 3 结语 设计的试验装置满足了实验的要求．达到了试 验的目的，得出了一些结论随着比压的增加．摩擦 系数降低对于橡胶类衬垫．静摩擦系数小于动摩 擦系数．但在一定范围内摩擦系数随着相对滑速的 增加而增加等。大体确定了变化的趋势，对于以后 设计和校核提供了一定的依据。 参考文献 [ 1 ] 周桂英，张玉景．摩擦式提升机安全性能的初步分析[ J ] ．天津城 市建设学院学报．2 0 0 9 。1 5 3 2 M - 2 0 6 ． [ 2 ] 刘道平．多绳摩擦提升机衬垫摩擦失效问题研究[ J ] ．矿山机械，1 9 9 5 3 2 - 6 ． [ 3 ] 刘道平．对滑动摩擦热效应问题的认识[ J ] ．润滑与密封，1 9 9 4 , 2 固 1 1 - 1 4 ． [ 4 ] 胡成名，肖兴明，王美娜，等．摩擦提升机防滑装置的设计[ J ] ．煤 炭科学技术．2 0 0 8 ．3 6 4 7 4 7 6 ． 作者简介谭兴福 1 9 8 7 一 ，山东潍坊人，中国矿业大学机电学 院研究生．研究方向机械电子，电子信箱t a n x f 6 6 6 1 6 3 ．C O m ． 责任编辑王海英收稿日期2 0 1 0 0 2 0 6 7 一 万方数据 提升机防滑装置摩擦试验装置设计提升机防滑装置摩擦试验装置设计 作者谭兴福， 马驰， 王前， 徐翊峰， TAN Xing-fu， MA Chi， WANG Qian， XV Yi-feng 作者单位中国矿业大学,机电工程学院,江苏,徐州,221116 刊名 煤矿机械 英文刊名COAL MINE MACHINERY 年，卷期2010，317 被引用次数0次 参考文献4条参考文献4条 1.周桂英.张玉景 摩擦式提升机安全性能的初步分析 20093 2.刘道平 多绳摩擦提升机衬垫摩擦失效问题研究 19953 3.刘道平 对滑动摩擦热效应问题的认识 19946 4.胡成名.肖兴明.王美娜.杨宝智.胡顺发 摩擦提升机防滑装置的设计 20084 本文链接 授权使用黑龙江科技学院hljkjxy，授权号48e1b1a3-a183-4df1-a687-9e1100add4ba 下载时间2010年10月16日