單軌吊制動性能分析

摘 要：本文在鉗式液動制動機構(gòu)的基礎上，對單軌吊的制動裝置的受力進行了分析，并研究了制動片的摩擦材料，確定選用銅錫合金作為制動材料，制動力應當控制在46.875kN-62.5kN之間。隨后利用有限元分析軟件ansys對單軌吊工字鋼結(jié)構(gòu)受力、制動過程中摩擦材料的生熱情況和應力分布進行了仿真分析，以保證各關鍵結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

關鍵詞：單軌吊；制動；銅錫合金；有限元分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.042

1 引言

煤炭行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，在“十三五”規(guī)劃中提出要建設集約、安全、高效、綠色的現(xiàn)代煤炭工業(yè)體系。為實現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代化礦井建設，礦井輔助運輸設備的現(xiàn)代化已經(jīng)成為評判煤礦現(xiàn)代化水平的重要指標。單軌吊作為井下輔助運輸系統(tǒng)的重要組成部分，具有可靠性高、不受底板條件的影響、對巷道適應能力強、方便實現(xiàn)運輸網(wǎng)絡化等優(yōu)點。為保證設備安全可靠運行，我國對運輸設備的制動系統(tǒng)有著嚴格要求，因此對單軌吊制動裝置的仿真與分析有著最重要的意義。

2 工字鋼吊軌仿真分析

為保證單軌吊能夠正常的運行，需要考慮鋪設在巷道頂板的吊軌的材料的應力、應變以及載荷變化等多種因素，因此將基于ANSYS有限元軟件對單軌吊的可靠性分析。單軌吊車的軌道與普通工字鋼不同，它的翼板厚而窄，對長度方向的平直性、截面形狀誤差、機械強度和化學成分都有嚴格的要求，以提高其承載能力和耐磨損能力，減少運行阻力。軌道截面如圖1所示。

圖2為單軌吊運行過程中吊軌等效應力云圖。等效應力服從von Mises屈服準則，考慮了第一、第二、第三主應力，可以用來對疲勞，破壞等的評價，可以發(fā)現(xiàn)在工字鋼兩端上下表面處出現(xiàn)應力集中，該位置應當是吊軌安裝重點加固位置和維修防護位置，以保證礦井生產(chǎn)安全運行。

井下工作條件苛刻，混雜各種氣體，所以嚴禁明火與設備溫度過高，單軌吊制動是依靠摩擦片與鋼軌摩擦實現(xiàn)的，在這個過程中會產(chǎn)生大量的熱，導致局部溫度過高，相關規(guī)定已經(jīng)指出該溫度不得超過150℃，因此借助ansys有限元熱分析的方法，結(jié)果如圖3所示。摩擦過程中產(chǎn)生的最高溫度低于相應的安全規(guī)定，適合選用銅錫合金材料為摩擦材料。

圖4為單軌吊制動時等效應力分布云圖，其最大應力部位并沒有出現(xiàn)在接觸的端頭，而是隨著機車在制動過程中摩擦頭不斷擠壓軌道發(fā)生變化，最終出現(xiàn)在制動結(jié)束時摩擦頭與軌道接觸的邊緣部位，所以對摩擦頭的生產(chǎn)加工，以及延長其使用壽命提供了技術參考。并且其最大應力約為38MPa，低于銅質(zhì)摩擦材料的強度。

3 總結(jié)

本文研究分析了在選用銅錫合金作為制動片摩擦材料時，制動力應當控制在46.875kN-62.5kN之間。并利用有限元分析軟件ANSYS對單軌吊工字鋼進行受力分析，最大等效應力出現(xiàn)在工字鋼兩段上下表面處，這是安裝和維護重點檢查的地方。在制動過程中摩擦材料生熱低于150℃，最大應力約為38MPa，低于銅質(zhì)摩擦材料的強度，符合井下安全生產(chǎn)的需要。本文通過仿真分析對摩擦頭的生產(chǎn)加工，井下單軌吊的安裝與維修提供了參考。

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作者簡介：許勝利（1990-），男，山東棗莊人，?？?，技術員，研究方向：采礦機械。