[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

说明书

本发明提出一种在微织构的凹坑中填充具有较好润滑性且具有高强度的石墨烯材料的采煤机导向滑靴，基于石墨烯润滑和微织构减摩抗磨耦合作用下根本上改善采煤机导向滑靴摩擦性能，本发明目的是为了解决解决采煤机导向滑靴易磨损问题；本发明综合利用微织构的优异摩擦学性能，并结合石墨烯新材料的抗磨润滑性提高采煤机导向滑靴的抗摩擦磨损性能，并且提供了填充微织构采煤机导向滑靴的微织构的具体设计方法；本发明成果对于开发耐磨损、长寿命的滑靴具有重要的理论意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及综采设备技术领域，具体涉及一种填充微织构采煤机导向滑靴及微织构的设计方法。

背景技术

采煤机导向滑靴主要起到支撑采煤机及导向的作用，采煤机导向滑靴与销排之间是干摩擦且在灰尘、碎石、砂砾等影响下其实际工况十分恶劣。因此采煤机导向滑靴是采煤机中易失效的部件之一，其失效形式以采煤机导向滑靴摩擦磨损失效为主。研究发现平均每开采100万吨原煤就需要对采煤机导向滑靴进行修复或更换。因为井下条件恶劣且空间及工作条件有限，使采煤机导向滑靴的维修、拆装、更换非常困难且工作量大，导致滑靴损坏后修复、更换成本巨大且严重影响煤矿生产效率，给煤矿带来了巨大的经济损失。传统解决采煤机导向滑靴易磨损的方法是在滑靴接触表面堆焊或熔覆一层耐磨材料，但该方法效果不佳，难以满足现实需求。

微织构是通过机械加工、化学或物理的特定方法在摩擦副表面按照人们的意愿加工出具有特定形状和尺寸及特殊排列方式的微形状。微织构能够改变摩擦副表面形态及接触角大小进而改善接触状态或润滑效果，且微织构能够起到改变材料表面润湿性，可以储存磨粒、减小接触面积等作用。

本发明提出一种在微织构的凹坑中填充具有较好润滑性且具有高强度的石墨烯材料的采煤机导向滑靴，基于石墨烯润滑和微织构减摩抗磨耦合作用下根本上改善采煤机导向滑靴摩擦性能。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种能够改善采煤机导向滑靴摩擦磨损性能的填充微织构采煤机导向滑靴及微织构设计方法。本发明是综合利用微织构的优越摩擦学性能并结合石墨烯新材料的抗磨润滑性提高采煤机导向滑靴的抗摩擦磨损性能，并提供了填充微织构采煤机导向滑靴的微织构设计方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一方面，本发明提供一种填充微织构采煤机导向滑靴，包括：采煤机导向滑靴基体，所述采煤机导向滑靴基体于销排接触的上、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，并设定圆柱体织构凹坑胞体的具体结构。

作为本发明优选的，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。

作为本发明优选的，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。

另一方面，本发明还提供一种填充微织构采煤机导向滑靴的设计方法，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；