摩擦提升防滑系统制动性能研究

张新才

(陕西能源职业技术学院煤炭与化工产业学院，陕西 咸阳 712000)

作者简介：张新才（1962—），男，副教授，主要从事矿山机械方面的研究，hwyuan2008@126.com.

摘要：以摩擦轮提升机中的绳轮机构为研究对象，构建其数学模型并推导得到经典欧拉公式。基于摩擦轮提升机的动力学特性如绳轮包角、摩擦系数及加减速过程的力学分析，建立了摩擦轮提升机防滑条件的数学模型，根据静张力比系数判断系统的防滑状态及合理的紧急减速度阈值范围。利用MATLAB对解析模型进行仿真分析，得到给定减速度条件下静张力比系数与绳轮摩擦系数及包角的关系，可用于判断不同绳轮结构在紧急制动下的防滑状态。

关键词：摩擦轮提升机；绳轮模型；制动性能；摩擦力

中图分类号：TP132.2+1  文献标识码：A  文章编号：2095-509X(2020)10-0113-04

基于摩擦轮的煤矿提升设备体积小、运载能力强、提升效率较高^［1］。由于摩擦轮提升机是集机械、电子和液压件于一体的重型设备，因此既要保证煤炭资源和仪器设备运输的时效性，又要保证传输过程的安全性^［2］。在摩擦轮提升机遇到紧急情况时需要触发系统的紧急制动功能，系统将根据实际工况施加制动力，以最大限度地保证人身和财产的安全^［3-5］。

摩擦轮提升机在紧急制动时，需要在满足防滑条件的前提下实现系统的最大减速度，目前防滑条件的研究主要集中于欧拉公式修正和防滑安全计算两方面。李光布^［6］和夏荣海等^［7］研究了传动机构中摩擦系数与摩擦副中比压之间的变化规律，在经典欧拉公式的基础上进行修正，通过试验验证了修正理论。康海霞等^［8］考虑了钢丝绳与压盘间接触方式的影响，对不同弹簧直径、钢丝绳直径、比压与提升力之间的试验数据进行研究并修正了欧拉公式。上述研究通过理论或试验的方法修正欧拉公式，使修正后的欧拉公式符合实际工况。

从理论上讲，在工程应用中防滑安全计算与负载、制动减速度、绳轮摩擦系数等参数均相关，为此Nuruzzaman等^［9］研究了不同摩擦材料对摩擦性能的影响，探究了摩擦系数与滑移速度及负载载荷间的规律，为摩擦材料的工程化应用提供理论支撑。针对摩擦轮提升机的紧急制动减速度，谢丽蓉等^［10］基于欧拉公式推导出摩擦提升防滑条件，并研究不同工况下绳轮的受力情况，明确了系统在紧急制动状态下对防滑安全的影响。张安宁等^［11-12］对不同种类的多绳提升系统进行对比，仿真分析了系统安全制动条件下的防滑条件。

综上所述，不同工况下钢丝绳摩擦系数等参数对紧急制动时的最大减速度均有影响。目前针对防滑安全的研究，计算时未考虑摩擦系数变化对系统制动性能和防滑条件的影响，不能全面、准确地反映实际防滑安全条件，因此本文以摩擦轮提升机为研究对象，考虑在不同负载和摩擦系数条件下的系统最大制动减速度，充分利用绳轮间的摩擦力实现系统的制动功能，对摩擦轮制动过程中物理参数进行分析，找到不同工况下系统制动性能的变化规律，为摩擦轮提升机在制动过程中发挥最大制动力提供理论支撑。