提升機摩擦襯墊的力學性能及其耐磨性能研究

2023-05-22 10:06 作者:酥慕糖膩歪膩歪 0人讀過 | 我要投稿

提升機摩擦襯墊的力學性能及其耐磨性能研究

1.實驗部分

1.1 摩擦系數(shù)

選用提供的襯墊材料作為研究對象分別編號為。首先根據(jù)國家標準制備拉伸、壓縮硬度應(yīng)力松弛及摩擦磨損試樣拉試樣根據(jù)GB/T16421-1996制備壓縮和硬度試驗試樣的公稱尺寸為15+0.2 mmx8+0.2 mm應(yīng)力松弛和磨損試樣的公稱尺寸為10mmx20mmx6mm。在電子萬能試驗機上開展3種墊材料的拉伸實驗和壓縮實驗。采用型邵氏硬度計進行硬度實驗。采用UMT-2M型多功能摩擦試驗機(CETR)進行應(yīng)力松弛試驗及摩擦磨損試驗。采用掃描電子顯微鏡觀察襯墊試樣磨損后的磨痕形貌。

2、結(jié)果與討論

(1)拉伸實驗

圖1為3種襯墊材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。曲線表明.3種襯墊材料均屬于“硬而強”的材料其拉伸過程中均未出現(xiàn)明顯的屈服過程,拉伸曲線大致可分為3個階段:彈性變形區(qū)即 oa 段應(yīng)力隨應(yīng)變增加而呈線性關(guān)系直線增加,oa段的斜率即為襯墊材料的彈性模量，這一階段是由于高分子的鍵長、鍵角和小的運動單元的變化引起的:彈塑性變形階段即ab 段，這一段是有一定弧度的曲線這反映了襯墊材料的黏彈性,黏性使襯墊材料有一定程度的彈性模量損失:3斷裂階段即 bc 階段應(yīng)力超過了襯墊材料分子間的作用力，分子鏈斷裂宏觀上表現(xiàn)為裂紋迅速擴展,最終在集中應(yīng)力作用下斷裂應(yīng)力迅速降為0

對比3種材料的斷裂延伸率和拉伸力學性能發(fā)現(xiàn)(見圖2和圖3)墊材料具有最高的抗拉

強度和斷裂伸長率襯墊材料的抗拉強度比襯墊材料要低一些，其塑性要比襯墊材料差很多但是其彈性模量是最大的而墊材料的抗拉性能和塑性都是最差的。

(2)壓縮實驗

圖4為3 種襯墊材料的壓縮應(yīng)力隨時間變化的曲線。結(jié)果表明,曲線基本呈相同變化趨勢。圖5為3種材料抗壓強度對比圖結(jié)果表明襯墊材料的抗壓強度和彈性模量都最高,在實際礦井提升機運用中能承受最高的鋼絲繩及繩端載荷，同時不容易發(fā)生大的變形對于礦井安全具有很大的作用。

(3)硬度實驗

圖6為3 種材料的硬度值,結(jié)果表明,其邵氏硬度大小關(guān)系為，但三者硬度值均分布在HD55~70與國外高性能襯墊的硬度值相近。襯墊材料不論是在拉伸強度、壓縮強度還是硬度與襯墊材料相比都有較大差距.推測襯墊材料應(yīng)該為PVC或是PU之類的普通性能襯墊而襯墊材料應(yīng)該為性能相近的2種高性能襯墊。

(4)應(yīng)力松弛實驗圖7為3種襯墊材料的應(yīng)力松弛曲線當襯墊被壓縮到一定程度開始固定,應(yīng)變量不變時,襯墊材料的應(yīng)力會立刻有大幅度降低.表明此時襯墊材料已經(jīng)開始發(fā)生應(yīng)力松弛。由圖 8可知3 種材料在oaabbc 階段的應(yīng)力時間變化率依次大幅度降低后一階段大約都為前一階段的 10%這說明襯墊材料的應(yīng)力衰減對時間的依賴規(guī)律相似,即3種材料的應(yīng)力松弛機理一致。

(5)性能研究

圖9為3種試樣磨損后的磨損量對比，其中襯墊材料耐磨性能最差磨痕要比襯墊材料寬且深其磨損量約為襯墊材料的3倍由于襯墊材料密度要比襯墊材料低，磨損體積量高所以磨痕較襯墊材料明顯很多。

(6)微觀磨損形貌分析

圖10為3種襯墊材料磨損后的微觀形貌(x50)從磨痕可以判斷,襯墊材料的抗壓強度和彈性模量都不是很高.在給定的壓力和距離下.材料已發(fā)生塑性變形。

襯墊材料磨損區(qū)域表面僅有少量顆粒的脫落,嚴重磨損區(qū)域大致呈圓形,在彈性變形下,材料需要高的摩擦循環(huán)次數(shù)，才會發(fā)生比較明顯的磨損而實驗的循環(huán)次數(shù)還未達到故材料磨損很小。?襯墊試樣幾乎完全處于凸峰和凹谷組成的剝落區(qū)域,排列無規(guī)則且比較密集在幾條凹谷的接合區(qū)域磨損會更加嚴重。說明襯墊材料抗壓強度和彈性模量都要比2種襯墊材料差很多在相同壓力和變形的條件下,其塑性變形量最大,導致其疲勞磨損最為嚴重。