多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫的摩擦学行为

2023-05-24 16:47 作者:酥慕糖腻歪腻歪 0人读过 | 我要投稿

多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫的摩擦学行为

在煤矿工业中，多绳摩擦提升机已在矿井提升设备中占据主导地位。而摩擦衬垫是摩擦提升机的关键部件，它承担着全部钢丝绳重量、载货重量、容器自重，以及运行时各种动载荷与冲击载荷，其优劣直接关系到提升机的工作性能、安全可靠性、工作效率摩擦衬垫与钢丝绳之间必须有足够的摩擦因数及抗乐强度，摩擦因数不足会造成钢丝绳打滑、高速过卷提升机钢丝绳拉断等事故，导致重大人员伤亡以及财产损失。

影响摩擦衬垫摩擦因数的因素主要有表面状态、载荷压力、钢丝绳滑动速度以及环境温度等[1-3]。目前对摩擦村垫的研究主要集中在关于摩擦村垫温度场及损伤分析，而对摩擦因数研究较少。

林福严等!4]对聚氨酷弹性体摩擦衬垫进行摩擦特性研究，发现在滑动速度在001-04 mm/s 范围内，滑动速度提高摩擦因数提高:符宏军等S对不同向钢丝绳对矿用提升机村垫摩擦性能的影响进行试验研究，发现同捻向钢丝绳摩擦因数与磨损量均高于交与抢;彭玉兴等[5]在不同温度下进行摩擦学试验，发现衬垫摩擦因数随弹性模量损失量的增加而呈线性上升。

掌握载荷压力与滑动速度对摩擦衬垫摩擦学行为的影响规律有利于认识和控制多绳摩擦提升机性能优化提升机的机械结构，为提升系统的改良提供必要的依据且对摩擦衬垫的选用具有指导作用。

因此本文作者在干燥摩擦条件下研究载荷与滑动速度对摩擦提升机树脂基摩擦衬垫摩擦性能的影响，并对磨损形貌进行分析。

1.试验方案

1.1 试验材料

以45钢钢球与摩擦衬垫试样组成试验摩擦副45"钢钢球采用鑫达钢球有限公司生产的经过调质处理的标准6mm钢球，3种擦分别为市场购买的不同材质的树脂基摩擦衬垫，摩擦衬垫试样主要参数如表1所示，将已成型摩擦衬垫通过 DK7712 线切割机床加工成形状为17 mm x13mm x3mm的试样其中17 mmx13mm为摩擦试样测试面。

1.2 试验原理

采用 CFT 型往复摩擦磨损试验机测量摩擦衬垫在不同压力载荷与滑动速度下摩擦因数的变化。试验时间为30 min，载荷分别为10、152025N;滑动速度分别为 600、900、1200、1500 /min。在试验前首先对摩擦衬垫试样进行如下处理:依次使用 600目和1500目的SiC砂纸通过MP-2三速金相试样磨抛机对摩擦衬垫试样工作表面进行均匀细磨，然后使用乙醇溶液对摩擦副表面进行清洗并烘干。通过摩擦磨损试验机可测得摩擦衬垫瞬时摩擦因数，每次试验的摩擦因数取摩擦因数稳定时的平均值，每组进行 3 次试验，取平均值。以上实验数据均在室温 20 C、湿度40%的条件下取得。试验完成后对摩擦衬垫磨损表面进行电镜扫描分析。搭建的试验台如图1所示。

2、试验结果与分析

2.1 载荷对摩擦因数的影响

图2示出了滑动速度为1200r/min 时载荷对试样摩擦因数的影响。可以看出:在滑动速度为1200r/min 时3种试样摩擦因数均随荷的增加而减小试样1摩擦因数最大，但摩擦因数随载荷增加下降速度最快，在载荷为20~25 N时摩擦因数稳定在053附近:试样2与试样3摩擦因数变化趋于致，载荷在10~20N之间时，摩擦因数稳定在0.45 附近，当载荷从20N增加到25N时摩擦因数迅速下降，总体上试样1摩擦因数略高与试样3。

2.2 滑动速度对摩擦因数的影响

图3示出了额定载荷为 10 N 时摩擦衬垫摩擦因数随滑动速度的变化规律。可以看出:随着滑动速度的增加试样1与试样3的摩擦因数均出现较明显的下降趋势，试样1摩擦因数高于试样2与试样3，且试样1摩擦因数下降较快。试样2摩擦因数总体随滑动速度的增加略有下降，在0.5 附近波动。比较图2和图3可以看出，试样1与试样3的摩擦因数受滑动速度影响较大，试样2的摩擦因数受载荷影响较大。

2.3 磨损表面形能

图4示出了摩擦衬垫在滑动速度为 1200 r/in钱荷为25N时的磨损表面形规可口看出，式样1与试样3磨损表面出现层面状物质、这些层状是被质2职海的考局山，由于剪切挤压形成致密物质层，致密状第三体具有流动性，具有平滑和润滑作用。能够降低摩擦因数。随着载荷的增加对剪切面挤压强升高，磨损形成的物质层致密程度提高，造成式样1与式样3摩擦因数岁载荷的增加而减少。但当摩擦剪切力超过第三体黏着力时，第三体就会脱落。式样1与式样3的磨损主要有黏着磨损表面以塑性变形为主。由于摩擦热造成摩擦衬垫软化，油脂物质渗出，等致摩擦因数降低，磨损因数出现显著变化。另外可以明显看出热降解过程中气体释放所形成的凹坑，表现出典型的热磨损特性。所以试样2 摩擦前期以黏着磨损为主，随着温度的升高出现热磨损。试样1在载荷已出现第三体大面积脱落，摩擦剪切力大大超过第三体黏着力，第三体形成与脱落同时存在，摩擦因数基本维持稳定。

图5示出了摩擦衬垫在滑动速度为 1500 /min、载荷为10 时的磨损表面形貌。可以看出:试样1与试祥3生成的第三体已全面覆盖于磨损表面，没有出现大面积脱落，致使试样1与试样 3的摩擦因数随着滑动速度的增加而降低，磨损形式以黏着磨损为主;试样2磨损表面形貌同样可以看到由于热磨损产生的气孔，但气孔的数量减少，其热度磨损较小，仍以黏着磨损为主，载荷对磨损形貌的影响比滑动速度显著。