單軌吊制動性能分析

摘 要：本文在鉗式液動制動機構的基礎上，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對單軌吊工字鋼結構受力、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，以保證各關鍵結構的穩定性。

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

煤炭行業是我國的支柱產業，在“十三五”規劃中提出要建設集約、安全、高效、綠色的現代煤炭工業體系。為實現安全、高產、高效的現代化礦井建設，礦井輔助運輸設備的現代化已經成為評判煤礦現代化水平的重要指標。單軌吊作為井下輔助運輸系統的重要組成部分，具有可靠性高、不受底板條件的影響、對巷道適應能力強、方便實現運輸網絡化等優點。為保證設備安全可靠運行，我國對運輸設備的制動系統有著嚴格要求，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，可以發現在工字鋼兩端上下表面處出現應力集中，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的，在這個過程中會產生大量的熱，導致局部溫度過高，相關規定已經指出該溫度不得超過150℃，因此借助ansys有限元熱分析的方法，結果如圖3所示。摩擦過程中產生的最高溫度低于相應的安全規定，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生變化，最終出現在制動結束時摩擦頭與軌道接觸的邊緣部位，所以對摩擦頭的生產加工，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，低于銅質摩擦材料的強度。

3 總結

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，低于銅質摩擦材料的強度，符合井下安全生產的需要。本文通過仿真分析對摩擦頭的生產加工，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，專科，技術員，研究方向：采礦機械。