带式输送机摩擦片制动性能的研究

发布时间：2017-05-16 10:06

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【摘要】：带式输送机是煤矿生产最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具备输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制。我国煤炭正逐步进入深井开采阶段，带式输送机作为我国煤矿生产中一种重要的运输设备，正朝着大运量、高强度、大倾角、高可靠性、长寿命、高带速、可伸缩的方向发展，这对带式输送机制动器制动性能提出了更高的要求。 带式输送机制动器由于制动工况不同，其制动正压力与制动速度也各不相同。掌握制动正压力、制动速度及制动环境对摩擦片制动性能的影响规律，有利于深化对制动器制动性能的认识和控制、以便优化制动器的机械结构、改良制动系统和合理选用摩擦片提供必要的理论依据。利用热压烧结技术研制以改性酚醛树脂为基体的树脂基摩擦片，以及以铜为基体的金属基摩擦片。在不同的制动环境、制动速度、制动正压力以及在瞬时制动时，通过摩擦磨损试验仪研究其摩擦系数以及磨损率的变化规律，采用电子扫描显微镜(SEM)对摩擦试样的表面形貌进行观察分析。研究结果表明：在水润滑制动条件下树脂基摩擦片的摩擦系数与磨损率较干式制动出现较大程度下降，但其稳定性较高；树脂基摩擦片摩擦系数与磨损率均随着制动速度的增加而减小；金属基摩擦片摩擦系数随制动正压力及制动速度的增加而增加，磨损率随制动正压力与制动速度的增加而增加；第三体物质的形成、脱落与摩擦片成分有关；碳化硅颗粒的大小影响第三体物质的生成及致密程度的高低，从而引起摩擦系数及磨损率差异；金属基摩擦片具有较高且稳定的摩擦系数，但其磨损率是树脂基摩擦片的数倍。添加有混杂纤维的摩擦片具有较高且稳定的摩擦系数，磨损率较低。只添加金属纤维不易于生成第三体，且第三体随制动压力的升高容易大面积脱落，造成磨损率较高。 基于三维建模软件Solidworks和分析软件ANSYS Workbench建立鼓式制动器三维实体模型和有限元分析模型，利用添加命令流的方法建立鼓式制动器热力耦合场分析模型。对带式输送机鼓式制动器摩擦副在不同制动速度与压力条件下进行热力耦合仿真分析。通过仿真分析发现：摩擦片与制动轮接触靠近制动轮边沿处出现2条应力比较大的带状区域，与摩擦片位置垂直方向出现2个应力集中的椭圆形区域，，最大等效应力波动幅度与制动正压力及制动速度有关，制动速度对其影响较大；等效弹性应变主要发生在摩擦片上，最大等效弹性应变变化规律呈现出三个阶段，其处于第二阶段的时间长短受制动速度影响；高温区主要集中在与制动轮接触的摩擦片表面靠近边缘处。
【关键词】：带式输送机 摩擦片 制动性能 摩擦副 热力耦合
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH222
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 摩擦片发展12-13
• 1.2.2 摩擦片组成13-15
• 1.2.3 摩擦片的技术要求15-17
• 1.3 主要研究内容17-19
• 第二章 树脂基摩擦片制备及其摩擦学行为研究19-37
• 2.1 实验设计19-27
• 2.1.1 试验设备19-22
• 2.1.2 摩擦副材料及其制备22-25
• 2.1.3 试验方案25-27
• 2.2 摩擦系数分析27-32
• 2.2.1 摩擦系数影响因素27-28
• 2.2.2 瞬时制动摩擦系数变化28-29
• 2.2.3 摩擦系数随制动正压力的变化29-30
• 2.2.4 摩擦系数随制动速度的变化30-32
• 2.3 磨损率分析32-34
• 2.3.1 磨损形式分类32
• 2.3.2 磨损率随制动正压力的变化32-33
• 2.3.3 磨损率随制动速度的变化33-34
• 2.4 磨损形貌分析34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 金属基摩擦片摩擦学行为研究37-45
• 3.1 试验设计37-39
• 3.2 摩擦系数分析39-40
• 3.2.1 摩擦系数随制动正压力的变化39
• 3.2.2 摩擦系数随制动速度的变化39-40
• 3.3 磨损率分析40-42
• 3.3.1 磨损率随制动正压力的变化40-41
• 3.3.2 磨损率随制动速度的变化41-42
• 3.4 磨损形貌分析42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 不同强化组元摩擦片摩擦学行为研究45-53
• 4.1 试验设计45-46
• 4.2 摩擦系数分析46-48
• 4.2.1 摩擦系数随制动正压力的变化46-47
• 4.2.2 摩擦系数随制动速度的变化47-48
• 4.3 磨损率分析48-49
• 4.3.1 磨损率随制动正压力的变化48
• 4.3.2 磨损率随制动速度的变化48-49
• 4.4 磨损形貌分析49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 摩擦副热力耦合分析53-75
• 5.1 边界条件54
• 5.2 热分析理论54-58
• 5.3 鼓式制动器耦合场模型的建立58-61
• 5.3.1 鼓式制动器三维模型建立58-59
• 5.3.2 模型网格划分与约束59-61
• 5.4 摩擦副有限元分析61-73
• 5.4.1 耦合场分析的前期处理61-63
• 5.4.2 等效应力分析63-66
• 5.4.3 等效弹性应变分析66-69
• 5.4.4 温度场分析69-73
• 5.5 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-79
• 6.1 主要结论75-77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士期间发表的学术论文85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 肖永清;;国外汽车使用的摩擦材料及其发展[J];化工科技市场;2008年05期

2 李涵武;杜宏磊;赵雨e

本文编号：370522