提升机衬垫摩擦损伤及性能评判研究

作     者：于永立 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭玉兴

授予年度：2016年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：摩擦衬垫 热-应力 摩擦损伤 神经网络 灰色关联 模糊综合评价 

摘      要：作为矿井提升的关键设备之一,摩擦提升机依靠钢丝绳与衬垫之间的摩擦力来保证其安全可靠运行,衬垫与钢丝绳组成的摩擦副的摩擦特性成为确保其足够摩擦力的关键。本课题在国家自然科学基金-青年基金的资助下,开展了提升机衬垫的摩擦损伤行为及性能评判研究,旨在能够掌握摩擦衬垫与钢丝绳摩擦损伤机理和规律,从而为提升机打滑事故的发生提供基础数据和理论支撑。首先,针对钢丝绳在摩擦提升机衬垫表面打滑工况,研制衬垫与钢丝绳摩擦试验台,开展滑动摩擦试验,掌握衬垫摩擦因数、磨损率、温升以及衬垫表面磨损微观形貌随比压和滑动速度的变化规律;结合衬垫绳槽磨损表面的微观形貌,探析了衬垫的摩擦损伤机理。其次,通过热分析试验掌握了G衬垫材料储能模量和耗损模量在不同温升损率下随温度变化规律;理论分析衬垫与钢丝绳滑动过程中摩擦热流,建立试验模拟过程进入衬垫的摩擦热流密度理论模型;结合衬垫与钢丝绳的材料属性及摩擦接触特性建立有限元模型,对衬垫与钢丝绳三维螺旋接触行为进行仿真;掌握了两者在滑动过程中衬垫表面温升和等效应力的变化规律;将测试点试验测量结果与仿真结果进行比较分析,验证了仿真模型的正确性。接着,基于声发射检测技术,对衬垫摩擦过程中所产生的摩擦损伤信号进行分析,得到了不同比压和滑动速度下衬垫摩擦损伤声发射信号能量、撞击数变化规律以及声发射信号随时间的变化特征;对比衬垫绳槽入口处与出口处附近磨损形貌,得到了衬垫摩擦损伤与声发射试验的关联特性。最后,建立衬垫与钢丝绳滑动衬垫摩擦特性神经网络预测模型预测不同比压和滑速下的衬垫摩擦行为参数;基于灰色关联分析基本思路,理论分析了比压和滑动速度与衬垫摩擦因数、磨损率和温升的关联性;开展两种材料衬垫的对比摩擦试验,分析了两种衬垫摩擦因数、磨损率和温升随滑速和比压的变化规律;利用层次分析法确定摩擦因数、磨损率和温升评价准则的权重分配;结合模糊评价理论,建立衬垫摩擦特性参数的隶属函数分析两种衬垫试验结果,得到了材料、比压、滑速对衬垫摩擦性能的影响程度和两种衬垫的摩擦性能模糊评价。