矿用摩擦式提升机在煤矿开采中发挥着至关重要的作用，极大的提高效率与生产力。摩擦式提升机通过电机驱动利用钢丝绳连接升降装置，利用摩擦传递动力，随着提升机作业的开展，钢丝绳受力后便会压紧摩擦衬垫，摩擦衬垫与钢丝绳之间产生较强的摩擦力。摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦传动正常运行对摩擦式提升机的正常工作、性能保障、设备寿命延长、效率提升以及适应性、稳定性等方面都具有至关重要的作用。而实际矿井工作环境恶劣，在恶劣矿井环境下衬垫与钢丝绳的摩擦磨损机理的相关研究匮乏，摩擦性能监测难度大。近期，我院冯存傲团队在矿用提升机的摩擦性能监测方面取得一系列进展。

  首先作者模拟了矿用摩擦式提升机实际工作的煤矿环境，对摩擦传动过程中不同加速度对摩擦衬垫的影响进行了动态观察。摩擦式提升机的运行并不是简单的恒定运动，不同形式的升降加速度会引起钢丝绳张力的变化，从而影响摩擦衬垫的应变和摩擦传递。煤矿环境恶劣。在摩擦式提升机运行过程中，摩擦衬垫和钢丝绳之间经常混有不同的介质。为了探索不同接触界面介质下的升降加速度的适当形式，研究不同接触界面媒质在不同加速度形式下对摩擦衬垫应变和摩擦性能的影响，本文模拟矿井环境，利用摩擦衬垫和钢丝绳的动态微滑动摩擦实验平台，进行了四种不同形式的提升加速度摩擦实验。利用DIC技术分析了摩擦衬垫的应变和摩擦性能变化。结果表明，在不同接触界面介质下，梯形加速度形式下摩擦衬垫的应变变化幅度最小，摩擦传动的稳定性最好。梯形加速度条件下，增摩润滑脂介质的摩擦力、摩擦系数、应变幅值最小，最大应变值降低45.6%，摩擦力降低64.3%，对摩擦衬里的摩擦传动性能影响最大。对摩擦式起重机的安全运行提供了指导。相关研究形成题为“Dynamic observation of the influence of different acceleration forms on the friction lining during the friction transmission process in the simulated coal mine environment”的论文发表在《Friction》（JCR 1区，影响因子6.3）。

  其次为进一步探究矿井提升机摩擦传动的动态监测，团队对TENG自供电传感器的表面结构进行处理，对改变了表面结构的TENG自供电传感器进行实验研究。摩擦衬垫是摩擦提升机的重要组成部分，通过摩擦衬垫与钢丝绳的相互作用提供提升的驱动力。监测钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦状态至关重要，因为它直接影响提升能力、工作效率以及整体安全性。通过使用有限元模拟和在 TENG 上使用紫外激光创建表面微结构，研究证明微结构可以改善电压输出。与没有形态的 TENG 相比，电压增加了近 7 倍，达到 2.28V。此外，实验表明，在摩擦衬垫的最佳标准点嵌入 TENG 可以有效监测不同条件下的摩擦传递，电压信号与摩擦力同步。值得注意的是，在增加特定压力时，电压达到 520 mV，在增加滑动速度时稳定在 670 mV 左右。这项研究代表了通过动态观察矿井提升机中的摩擦传递，实现智能采矿系统实时监测的重要一步。相关研究成果发表在《Advanced Engineering Materials》（JCR 2区，影响因子3.4），题目为“Dynamic monitoring the friction transmission of mine hoist using TENG self-powered sensor based on different surface structures embedded in the friction”。

图1模拟矿井工况下钢丝绳与摩擦衬垫的摩擦传动性能