1.一种摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置,其特征在于:包括基架、驱动机构、摩擦传动机构、围包角调整机构、激振机构、钢丝绳(8)和状态监测机构;
所述基架包括立柱(20)、下支撑平台(25)和上支撑平台(26),立柱(20)对称布置,下支撑平台(25)水平固定在立柱(20)上,在下支撑平台(25)上均匀固定布置有销轴(18),在销轴(18)上套设有弹簧(19),在下支撑平台(26)上设置有与销轴(18)位置对应的销孔,下支撑平台(26)套设在销轴(18)上、由弹簧(19)支撑;
所述驱动机构包括电动机(15)和扭矩传感器(13),在上支撑平台(26)上固定设置有电动机支座(17)和A支架(16),电动机(15)安装在电动机支座(17)上,扭矩传感器(13)安装在A支架(16)上,电动机(15)的输出轴依次连接A联轴器(14)、扭矩传感器(13)和B联轴器(12);所述扭矩传感器(13)用于测量电动机(15)输出的驱动力矩;
所述摩擦传动机构包括摩擦轮(1)和抱闸器(2),在上支撑平台(26)上固定设置有B支架(27),在B支架(27)上对称布置有轴承支座(28),在每个轴承支座(28)内均安装有轴承,摩擦轮(1)的中心轴两侧分别与两个轴承的内圈固定,并且摩擦轮(1)的中心轴与B联轴器(12)相连,抱闸器(2)固定安装在上支撑平台(26)上,抱闸器(2)用于抱紧摩擦轮(1);在摩擦轮(1)的周侧面布置有衬垫环组,在衬垫环组周侧面的中部设置有弧形凹槽,衬垫环组由若干对摩擦衬垫(31)端部连续拼接而成,每对摩擦衬垫(31)相对拼合构成衬垫环组的一个弧形段;
所述围包角调整机构包括C支架(4)和调整轮(3),C支架(4)固定在下支撑平台(25)上,在C支架(4)上设置有若干档位,调节轮(3)安装在C支架(4),通过锁紧机构将调节轮(3)固定在相应的档位上,调节轮(3)与摩擦轮(1)位于同一竖直平面上;
所述激振机构包括横向激振机构和纵向激振机构;横向激振机构包括激振器(7),激振器(7)固定安装在下支撑平台(25)下方,激振器(7)的输出轴上连接有滑轮;纵向激振机构包括重载荷块(6)和轻载荷块(5),重载荷块(6)和轻载荷块(5)分别与一组导向块固定,在导向块上安装有导轮(22),在立柱(20)上固定安装有T形导轨(21),导轮(22)安装在T形导轨(21)内形成导轨导轮机构;
所述钢丝绳(8)一端通过A弹簧连接装置(24)与重载荷块(6)连接,另一端绕过弧形凹槽、经过调节轮(3)转向后,通过B弹簧连接装置连接轻载荷块(5),激振器(7)输出轴上的滑轮与钢丝绳(8)紧密贴合;
所述状态监测机构包括钢丝绳张力监测装置、动态接触监测装置、钢丝绳振动监测装置、微滑移监测装置,在下支撑平台(25)上固定安装有D支架(10);钢丝绳张力监测装置包括磁通式张力传感器(9),磁通式张力传感器(9)安装在D支架(10)上、正对钢丝绳(8);
动态接触监测装置包括激光位移传感器(11)和应变片(30),激光位移传感器(11)安装在D支架(10)上、正对最顶部位置钢丝绳(8)的表面,在每对摩擦衬垫(31)的贴合面处设置有孔槽,应变片(30)设置在孔槽内,应变片(30)输出线与无线应变传感装置(32)相连,无线应变传感装置(32)与固定于摩擦轮(1)上的三角支撑板(33)焊接在一起,激光位移传感器(11)和应变片(30)分别用于动态监测摩擦衬垫(30)的动态蠕变以及摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的接触应力;钢丝绳振动监测装置包括连接于钢丝绳(8)上的无线三轴加速度计(23),用于测量钢丝绳(8)的横向和纵向振动;微滑移监测装置包括固定于D支架(10)上的高速摄像仪(25),高速摄像仪(25)正对摩擦衬垫(31)的孔槽内,用于监测动态摩擦传动过程中摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)接触区的微滑移状态。
2.根据权利要求1所述的摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置,其特征在于:
所述销轴(18)通过螺纹结构固定安装在下支撑平台(25)上。
3.根据权利要求1所述的摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置,其特征在于:
所述销轴(18)的数目为四个,均匀对称布置。
4.根据权利要求1所述的摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验装置,其特征在于:
所述导轮(22)与T形导轨(21)接触的表面采用橡胶材料。
5.一种摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)调整调节轮(3)位置,获得钢丝绳(8)在摩擦轮(1)上的围包角;调节激振器(7)以获得设定的横向激振振幅和激振频率;
(2)首先通过变频器对电动机(15)进行控制带动摩擦轮(1)转动,由于摩擦传动作用钢丝绳(8)将重载荷块(6)提起并离开地面;然后停止电动机(15)运转,通过抱闸器(2)刹住摩擦轮(1)防止其转动;通过磁通式张力传感器(9)记录摩擦轮(1)与钢丝绳(8)相切处区域钢丝绳(8)的初始张力值;通过激光位移传感器(11)监测钢丝绳(8)顶部钢丝表面的初始位移值;对应变片(30)通电,记录摩擦衬垫(31)的初始蠕变值以及摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的初始接触应力;通过高速摄像仪(29)记录摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)接触区的局部微滑移初始值;
(3)通过变频器对电动机(15)进行控制,获得设定的钢丝绳(8)提升速度曲线;停止抱闸器(2)工作,开启电动机(15)和激振器(7);通过磁通式张力传感器(9)记录摩擦提升过程中摩擦轮(1)与钢丝绳(8)相切处区域钢丝绳(8)的动张力;通过激光位移传感器(11)监测钢丝绳(8)顶部钢丝表面的位移变化,结合应变片(30)记录摩擦衬垫(31)的动态蠕变以及摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的接触应力变化;通过高速摄像仪(29)记录摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)接触区的局部微滑移幅值;通过无线三轴加速度计(23)测量钢丝绳(8)的横向和纵向振动幅值;通过扭矩传感器(13)测量摩擦轮(1)的驱动扭矩,间接获得摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的摩擦力和摩擦系数;
(4)当提升的重载荷块(6)达到设定位置时,关闭电动机(15)和激振器(7),开启抱闸器(2),停止实验。
6.根据权利要求5所述的摩擦衬垫-提升钢丝绳动态摩擦传动试验方法,其特征在于:
通过改变电动机(15)频率和转速、重载荷块(6)和轻载荷块(5)的质量、激振器(7)的激振频率和振幅、调节轮(3)的水平位置和摩擦衬垫(31)的种类,研究不同的提升速度、提升加速度、提升重量、横向激振幅值、钢丝绳绕摩擦轮围包角和衬垫材料条件下摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的动态摩擦传动行为;通过停止电动机(15)运转或者激振器(7)工作,研究单一振动形式下摩擦衬垫(31)与钢丝绳(8)之间的动态摩擦传动行为。