[发明专利]一种填充微织构采煤机导向滑靴及微织构设计方法

权利要求书

1.一种填充微织构采煤机导向滑靴，其特征在于：包括采煤机导向滑靴基体(1)、采煤机导向滑靴基体表面加工的微织构凹坑(2)、和填在圆形微织构凹坑中填充有添加了环氧树脂的石墨烯填充体(3)：所述采煤机导向滑靴基体与销排接触的上、下、左、右表面加工布置出圆形的微织构凹坑；每个采煤机导向滑靴的微织构行与行之间交替排列；在圆形微织构凹坑中填充有添加了环氧树脂的石墨烯填充体。

2.根据权利要求1所述的一种填充微织构采煤机导向滑靴，其特征在于：所述石墨烯与采煤机导向滑靴基体通过环氧树脂紧密粘接到一起。

3.根据权利要求1所述的一种具有填充微织构的采煤机导向滑靴，其特征在于：所述圆柱体织构凹坑胞体的直径为d，凹坑深度为h，圆柱体织构凹坑胞体的横向和纵向间距分别为l和b。

4.一种填充微织构采煤机导向滑靴的设计方法，采用权利要求1所述的填充微织构采煤机导向滑靴进行具体设计，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采用Workbench软件设计微织构凹坑胞体的参数d、h、l、b；

步骤2、在采煤机导向滑靴的上接触表面的任意位置提取一边长为10mm×10mm×10mm的正方体作为分析对象试样；利用Workbench软件中自带的DesignModeler模块绘制采煤机导向滑靴的基体，并在导向滑靴基体与销排的接触表面绘制出圆柱体凹坑微织构，并在DesignModeler模块中标记微织构凹坑胞体的参数d、h、l、b为设计变量；

步骤3、在微织构的凹坑胞体中绘制对应大小的圆柱体用于模拟填充的石墨烯填充材料，模拟石墨烯的圆柱体的尺寸参数与微织构凹坑胞体的参数变化一致；另外绘制一刚性的长方体并与微织构试样的填充微织构表面接触构成构成摩擦副；

步骤4、利用Workbench中显示动力学模块分析微织构对象的摩擦性能；

分析微织构对象与模拟销排的长方体结构之间的摩擦力大小，并将该摩擦力f定义为输出目标函数；

步骤5、采用正交实验方式以d、h、l、b作为研究因素，以摩擦力最小作为研究目标，将各因素划分为四水平并通过上述的仿真分析方法依次对四因素四水平的各种正交实验组合情况进行仿真分析确定各种情况的摩擦力；再通过极差分析确定摩擦力最小的d、h、l、b组合方案，确定填充微织构采煤机导向滑靴微织构的具体参数。

5.根据权利要求4所述的填充微织构采煤机导向滑靴的设计方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：利用Workbench中显示动力学模块分析微织构对象的摩擦性能；依据导向滑靴基体、销排及石墨烯的实际材料属性对模型中的相应结构赋予材料属性，并定义模拟销排的长方体结构为刚性体，其余结构为柔性体；分别定义模拟销排的长方体结构与导向滑靴基体的摩擦系数、模拟销排的长方体结构与石墨烯填充体的摩擦系数；在微织构分析对象的上表面施加100MPa压力载荷，对微织构分析对象施加5m/min的速度载荷，在模拟销排的长方体结构底面施加固定约束；分析微织构对象与模拟销排的长方体结构之间的摩擦力大小，并将该摩擦力f定义为输出目标函数。

6.根据权利要求4所述的填充微织构采煤机导向滑靴的设计方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：设定各因素的研究范围为：d：0.05mm~0.2mm、h：1mm~4mm、l：0.2mm~0.8mm、b：0.2mm~0.8mm；将各因素划分为四个水平，采用正交实验表构建四个研究因素的不同水平的组合情况。

7.根据权利要求4所述的填充微织构采煤机导向滑靴的设计方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：采用所建立的仿真模型，依次各因素水平值修改微织构凹坑的参数再利用Workbench软件进行仿真分析获得不同实验号的摩擦力f_i，i表示第i号试验；根据计算结果选取各因素不同水平下的摩擦力均值的最小值的组合为最优设计方案，如因素d、h、l、b中各水平的最小均值为，则填充微织构采煤机导向滑靴微织构参数的最优设计方案为（d₃、h₂、l₁、b₂）。