一种矿井高速提升机用非均质制动盘制备装置的制作方法

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本实用新型涉及制动盘领域，尤其涉及一种非均质制动盘制备装置。


背景技术：

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矿井提升机主要用于煤矿、金属矿与非金属矿提升、下放人员、材料和设备等，它是联系井上和井下的重要交通运输工具。盘形制动器作为矿井提升机安全制动系统的关键部件，其工作可靠性直接关系着矿井提升机的安全性能，影响着矿山的安全生产，盘形制动器一旦发生故障，轻则影响生产进度，重则导致恶性事故的发生。深部矿井开采是煤矿发展的主流方向，为提高效率，深井提升一般采用大吨位、高速提升；同时，由于工况变得复杂，紧急制动次数也会增多。制动盘是保障矿井提升机安全运行的关键制动部件之一。深井提升机盘式制动器紧急制动的过程中，闸瓦与高速旋转的制动盘接触，通过摩擦作用使提升机减速直至停止。在整个紧急制动过程中，由于制动初速度和制动压力大，制动时间极短，制动盘与闸瓦之间的剧烈摩擦会产生大量的热，导致制动盘和闸瓦的温度急速升高。制动盘表面的温度并不是中间高两边低，而是呈现不均匀分布的规律。闸瓦与旋转的制动盘接触时是不均匀接触，不均匀的接触压力会导致制动盘表面的温度场变化呈现不均匀变化的趋势，制动盘表面局部温度过高，形成所谓的“热点”，影响制动性能。另外，制动时所产生的热量和热应力会导致使制动盘非均匀变形，使用寿命降低，造成安全隐患。因此，可以采用一种非均质制动盘改善高速制动过程中制动盘的温度分布和热变形，从而提高高速提升机的制动安全性。


技术实现要素：

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发明目的：针对上述现有技术，提供一种矿井高速提升机用非均质制动盘制备装置，所制得的制动盘能够改善高速制动过程中制动盘的温度分布和热变形。
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技术方案：一种矿井高速提升机用非均质制动盘制备装置，包括水平固定在支架上的中空旋转平台，所述支架一侧设置有激光熔覆设备；所述制动盘包括中空的钢制基体，所述钢制基体固定在所述中空旋转平台，所述中空旋转平台驱动所述钢制基体旋转；在所述钢制基体的内圈和外圈分别设置与所述钢制基体接触的电极，内圈电极和外圈电极的连线经过所述钢制基体的圆心；还包括穿过所述钢制基体以及中空旋转平台中央通孔的电磁线圈绕组，所述电磁线圈绕组垂直所述钢制基体平面，并位于所述内圈电极和外圈电极连线所在平面内；所述激光熔覆设备的激光熔覆头正对所述钢制基体。
[0005]
进一步的，所述电磁线圈绕组包括圆形线圈骨架，所述圆形线圈骨架由两个半圈骨架插接形成，所述圆形线圈骨架上绕制电磁线圈绕组。
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进一步的，所述支架上设有所述电磁线圈绕组的固定架。
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进一步的，所述电磁线圈绕组的中心点位于所述钢制基体表面。
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有益效果：本实用新型的矿井高速提升机用非均质制动盘制备装置，能够在钢制的制动盘基体表面制备各向异性高导热涂层，能够有效控制热量传递的方向，从而使制动
过程中制动盘表面温度更加均匀，减小因温度不均导致的热变形。
附图说明
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图1为本实用新型装置机构示意图；
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图2为中空旋转平台半剖结构示意图；
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图3为钢制基体与电极、电磁线圈绕组装配位置俯视示意图；
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图4为激光熔覆过程中熔池内纤维分布示意图。
具体实施方式
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下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
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本实用新型装置所制备的井高速提升机用非均质制动盘，其主体为钢制的基体，在钢制基体表面设有热障保温涂层，在热障保温涂层表面设有各向异性高导热涂层。其中，各向异性高导热涂层径向导热系数大于圆周和深度方向的导热系数。各向异性高导热涂层的导热系数大于热障保温涂层和基体，基体的导热系数大于热障保温涂层。热障保温涂层的比热容系数大于基体和各向异性高导热涂层。基体的热膨胀系数大于热障保温涂层和各向异性高导热涂层。
[0015]
上述非均质制动盘，在表面拥有各向异性高导热涂层，该涂层可以使摩擦区域的热量沿半径方向高速传递，降低制动器表面各区域的温度梯度和温度差，从而使得制动盘表面层具有均匀一致的变形量。热障保温涂层具有大的比热，能够阻碍表面层热量向基体传递，同时使表面层具有更加均匀的温度分布。表面层和热障保温涂层的高温分布、低热膨胀系数能够协调制动器内外层的变形量，从而保证制动器能够自适应高速提升机的制动需求，提高高速提升机的制动安全性。
[0016]
钢制基体表面喷涂好热障保温涂层后，采用激光熔覆技术制备各向异性高导热涂层，所采用的设备如图1所示，包括水平固定在支架1上的中空旋转平台2，支架1一侧设置有激光熔覆设备6。由于矿井高速提升机的制动盘尺寸和重量都很大，因此采用如图2所示的空旋转平台2来驱动钢制基体3旋转。钢制基体3固定在中空旋转平台2，中空旋转平台2采用伺服电机控制，可以高精度驱动钢制基体3旋转。
[0017]
如图1、图3所示，在钢制基体3的内圈和外圈分别设置与钢制基体3接触的电极4，内圈电极和外圈电极的连线经过钢制基体3的圆心。还包括穿过钢制基体3以及中空旋转平台2中央通孔的电磁线圈绕组5，电磁线圈绕组5包括圆形线圈骨架，圆形线圈骨架由两个半圈骨架插接形成，圆形线圈骨架上绕制电磁线圈绕组，电磁线圈绕组通过端部接线9与电源连接。电磁线圈绕组5垂直钢制基体3平面，并位于内圈电极和外圈电极连线所在平面内。支架1上设有电磁线圈绕组5的固定架8，电磁线圈绕组5的中心点位于钢制基体3表面。使用时，首先将钢制基体安装在中空旋转平台2上，然后设置电极4，使其与钢制基体接触。然后将两个半圈骨架套在钢制基体的环上，并相互插接形成圆形线圈骨架，然后在圆形线圈骨架上绕制线圈，线圈端部与电源连接。内侧电极和外侧电极之间形成电流，电磁线圈绕组通电产生的磁场方向与电流方向相互垂直。
[0018]
激光熔覆设备6包含送粉系统、保护气输送系统、水冷系统等，实现熔敷粉末的输送、保护气的输送和冷却介质的循环。粉末为含有高导热系数和低热膨胀系数的纤维与金
属粉末的混合物，保护气为惰性气体，冷却介质为液体。激光熔覆设备6输送的粉、气、液到达激光熔覆头7，激光熔覆设备6的激光熔覆头7正对钢制基体3。粉末、保护气和激光从激光熔覆头7输出到钢制基体3表面，激光波长不小于600nm，在激光l加热的作用下，混合物粉末在制动盘表面被加热熔化形成熔池m，如图4所示。
[0019]
熔池m在电极4和电磁线圈绕组5产生的电场和磁场的共同作用下，熔池m内部的纤维材料沿着特定的方向排列，随着激光l与制动盘的相对运动，熔池m在保护气的作用下迅速凝固，并按照相对运动轨迹在制动盘表面形成熔敷涂层，熔覆层内的纤维材料均沿着同样的方向排列。因为纤维材料具有各向异性、高导热系数和低热膨胀系数，能够降低并均匀化紧急制动过程中制动盘表面温度，同时减小制动盘因温度分布不均导致的扭曲变形，提高制动的安全性。
[0020]
以上所述仅是本实用新型的优实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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