admin 百科大全 2023-03-14 18:22:00

【矿山机械】摩擦式提升机摩擦衬垫的研究现状

摩擦式提升机摩擦衬垫的研究现状

1、衬垫材料的摩擦学性能研究

1.1摩擦系数的影响因素

衬垫材料的摩擦系数影响着提升机的传递动力,成为提升机设计的重要参数。实验方法、参数和环境的不同,对摩擦系数有着较大的影响。近年来国内外学者对衬垫材料的摩擦系数做了大量的基础研究。本文就比压、滑动速度、温度、表面状态、材料性能及摩擦副形式等方面进行介绍

(1)比压提升机摩擦轮两侧钢丝绳的张力差使钢丝绳对衬垫的接触压力呈现变化,影响着钢丝绳和摩擦衬垫之间的摩擦系数。钢丝绳与摩擦衬垫的表面接触处于弹塑性状态,由于实际接触面积与载荷的非线性关系随着比压的增大摩擦系数逐渐降低。

葛世荣等在自制的定速摩擦系数试验机上.对4种衬垫材料在不同比压下进行试验，发现摩擦副为塑性接触，摩擦系数将随着接触压力增大而增大:若是弹性接触摩擦系数随着接触压力增大而是先减小后增大。杨兆建等在模拟提升机试验台上就温度、压力速度和表面状况对衬垫摩擦系数的综合影响进行了实验研究,并运用线性回归的方法对实验数据处理得到摩擦系数的经验公式并得出衬垫摩擦系数随比压增加而降低。且当p 0.8 MPa时从下降明显;p 0.8MPa时从下降平缓的结论。

(2)滑动速度室温下,在低中速度范围内聚合物摩擦系数随滑速增大而增大,达到最大值后又随速度增加而降低。

郑志莲等结合摩擦提升机具体工况修正了传统的挠性体欧拉公式并根据修正后的公式进行了模拟试验,探讨钢丝绳和摩擦衬垫间摩擦系数的规律发现摩擦系数随摩擦副间比压和速度的增大呈下降趋势:肖兴明在自制的模拟提升机试验台上开展了紧急制动条件下的模拟试验,得出在一定范围内衬垫摩擦系数随滑速增大呈上升趋势并且衬垫温升对摩擦系数影响不大的结论:

(3)温度摩擦衬垫多为聚氯乙烯聚氨酷材料其导热性较差在滑动过程中摩擦热易使衬垫材料升温,导致材料的性能发生变化。一般随着聚合物的容积温度升高,摩擦系数呈减少趋势。夏荣海等运用几何物理和数学模型对摩擦系数的各种影响因素进行了分析.提出由于钢丝绳打滑导致的衬垫温度场变化是摩擦系数下降的主要原因;秦秀清等利用基于平面法的摩擦试验机对5种衬垫材料分别在不同比压、滑速、表面介质和温度下进行摩擦实验得出温度越低、比压越小相对滑速越大都会使摩擦系数越大,并探讨了摩擦过程中衬垫的温升规律。

(4)表面状态摩擦衬垫工作时,现场的影响因素较多，钢丝绳与衬垫间的表面状态较为复杂实际工况下衬垫与钢丝绳间涂有润滑脂并伴随淋水状态，这种表面状态对摩擦系数的不利影响最大。大量试验表明钢丝绳与衬垫间的表面状态影响其摩擦系数

葛世荣等分别在钢丝绳表面淋水、涂防锈油淋水与涂油混合以及淋水、涂油加上煤粉 4 种边界介质条件开展了钢丝绳与衬垫的摩擦系数特性实验,提出边界介质不仅影响摩擦系数的大小而且对摩擦系数特性规律也有较大影响:

（5)材料性能根据摩擦学原理,摩擦式提升机钢丝绳与衬垫间的摩擦力由黏附力和迟滞力构成相应的摩擦系数也由黏附摩擦系数和迟滞摩擦系数组成。由黏附和迟滞摩擦理论可知摩擦系数与材料的基本性能有关万理想等采用平面法在台架试验基础上,对12种不同硬度的试样分别在不同比压和滑速的条件下进行对比试验由实验曲线得出衬垫硬度对其摩擦系数的影响规律为:在低硬度区摩擦系数随硬度的增加呈减小趋势:在高硬度区摩擦系数随硬度的增加呈增加趋势。彭玉兴等在不同温度下对K25和GM-3衬垫进行摩擦学实验，发现衬垫摩擦系数随弹性模量损失量增加而呈线性上升并得出要提高衬垫摩擦系数可以增加其弹性模量损失量或减小总弹性模量:

(6)摩擦副接触形式摩擦学理论及大量科学实验的结果表明,2个物体接触表面的接触形式影响其摩擦系数。钢丝绳的捻制方向不同,影响着摩擦衬垫的摩擦学特性。徐蕾等在SC型摩擦衬垫实验机上用不同捻制方向的钢丝绳对 CM-3摩擦垫进行了摩擦磨损试验,得出结果为.千摩擦条件下.钢丝绳捻向对摩擦衬垫的摩擦学性能影响更为显著同向捻制钢丝绳的摩擦因数比交互捻制钢丝绳高 100%脂润滑时高20%~40%。1.2磨损机理

衬垫材料的磨损机理和其他材料一样有黏着磨损磨粒磨损和疲劳磨损等几种类型。在实际工况条件衬垫的磨损常常是几种类型磨损的综合损伤结果。衬垫与钢丝绳滑动接触时,部分衬垫材料会转移黏附与钢丝绳表面,垫材料本体产生黏着磨损。在相互滑动过程中也会产生磨粒磨损。由于衬垫材料对磨粒有较好的适应性、就范性和黏弹性使接触表面产生的变形不是犁沟损伤封士彩从理论上阐述了摩擦式提升机钢丝绳与衬垫的磨损机理，从材料特性、表面粗糙度、比压环境等因素分析了其对衬垫磨损的影响,并在磨损试验台上进行了对比试验得出钢丝绳表面涂油脂可有效减小衬垫的磨损量且不降低衬垫的摩擦系数:林福严等研究了聚氨酷摩擦衬垫的摩擦特性发现其动摩擦系数在低速范围内随速度的增大而增大同时提出了用接点化学黏接机理解释钢丝绳与衬垫的黏着摩擦机理,得出增加高分子材料的极性基团含量可以提高摩擦力的结论。

2、衬垫材料的改性研究

按照化学特性摩擦衬垫可分为热熔型和非热熔型2类。聚氨醋聚氯乙烯属于热熔型。聚氨醋具有良好的力学性能较高的强度、断裂延伸率和优良的耐磨性能。但聚氨酷材料也有其固有的缺点低熔点.热稳定性差:较低的摩擦系数:较差的热传导能力易造成局部温升过高而对摩擦系数产生较大影响:易老化使用周期短等。非热熔型材料有很多优良性能如较高的热稳定性:高而稳定的摩擦系数;不易发生疲劳断裂,硬度高;耐腐蚀,不易老化.寿命长等。根据摩擦提升机摩擦衬垫的性能要求摩擦性能优良的非热熔型材料更为符合。

翟文等以聚氨酷弹性体耐热树脂和矿物纤维等材料制备了新型的衬垫材料,分析了新型材料性能的影响因素,发现硫化体系可以提高弹性体的抗拉强度及模量,且添加40%wt的矿物纤维显著提高了其强度并改善了抗蠕变性,而耐热树脂改善了衬垫材料的热稳定性:徐蕾制备了无机晶须改性衬垫,分析了其基本力学性能和热学性能,并在3种典型条件下(干摩擦低速脂润滑及高速脂润滑)开展了摩擦磨损试验得出在高速条件下无机晶须增大了衬垫材料的剪切强度,改善了其摩擦系数稳定性,并且减少了磨损量。张继礼等综合分析聚氨酷衬垫后,采用高强度耐热树脂和多种化工原料配比研制出GM-3新型高性能垫通过大量试验测试其摩擦学性能发现低速条件下衬垫摩擦系数均大于0.25热稳定特性好并对各种摩擦脂有较好的兼容性满足了摩擦提升机的使用要求。

3、结语