摩擦式提升機(jī)摩擦襯墊的研究現(xiàn)狀

1、襯墊材料的摩擦學(xué)性能研究

1.1摩擦系數(shù)的影響因素

襯墊材料的摩擦系數(shù)影響著提升機(jī)的傳遞動(dòng)力,成為提升機(jī)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法、參數(shù)和環(huán)境的不同,對(duì)摩擦系數(shù)有著較大的影響。近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)襯墊材料的摩擦系數(shù)做了大量的基礎(chǔ)研究。本文就比壓、滑動(dòng)速度、溫度、表面狀態(tài)、材料性能及摩擦副形式等方面進(jìn)行介紹

(1)比壓? 提升機(jī)摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩的張力差使鋼絲繩對(duì)襯墊的接觸壓力呈現(xiàn)變化,影響著鋼絲繩和摩擦襯墊之間的摩擦系數(shù)。鋼絲繩與摩擦襯墊的表面接觸處于彈塑性狀態(tài),由于實(shí)際接觸面積與載荷的非線性關(guān)系隨著比壓的增大摩擦系數(shù)逐漸降低。

葛世榮等在自制的定速摩擦系數(shù)試驗(yàn)機(jī)上.對(duì)4種襯墊材料在不同比壓下進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)摩擦副為塑性接觸，摩擦系數(shù)將隨著接觸壓力增大而增大:若是彈性接觸摩擦系數(shù)隨著接觸壓力增大而是先減小后增大。楊兆建等在模擬提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上就溫度、壓力速度和表面狀況對(duì)襯墊摩擦系數(shù)的綜合影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并運(yùn)用線性回歸的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到摩擦系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式并得出襯墊摩擦系數(shù)隨比壓增加而降低。且當(dāng)p<0.8 MPa時(shí)從下降明顯;p>0.8MPa時(shí)從下降平緩的結(jié)論。

(2)滑動(dòng)速度室溫下,在低中速度范圍內(nèi)聚合物摩擦系數(shù)隨滑速增大而增大,達(dá)到最大值后又隨速度增加而降低。

鄭志蓮等結(jié)合摩擦提升機(jī)具體工況修正了傳統(tǒng)的撓性體歐拉公式并根據(jù)修正后的公式進(jìn)行了模擬試驗(yàn),探討鋼絲繩和摩擦襯墊間摩擦系數(shù)的規(guī)律發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)隨摩擦副間比壓和速度的增大呈下降趨勢(shì):肖興明在自制的模擬提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上開展了緊急制動(dòng)條件下的模擬試驗(yàn),得出在一定范圍內(nèi)襯墊摩擦系數(shù)隨滑速增大呈上升趨勢(shì)并且襯墊溫升對(duì)摩擦系數(shù)影響不大的結(jié)論:

(3)溫度 摩擦襯墊多為聚氯乙烯聚氨酷材料其導(dǎo)熱性較差在滑動(dòng)過程中摩擦熱易使襯墊材料升溫,導(dǎo)致材料的性能發(fā)生變化。一般隨著聚合物的容積溫度升高,摩擦系數(shù)呈減少趨勢(shì)。夏榮海等運(yùn)用幾何物理和數(shù)學(xué)模型對(duì)摩擦系數(shù)的各種影響因素進(jìn)行了分析.提出由于鋼絲繩打滑導(dǎo)致的襯墊溫度場(chǎng)變化是摩擦系數(shù)下降的主要原因;秦秀清等利用基于平面法的摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)5種襯墊材料分別在不同比壓、滑速、表面介質(zhì)和溫度下進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)得出溫度越低、比壓越小相對(duì)滑速越大都會(huì)使摩擦系數(shù)越大,并探討了摩擦過程中襯墊的溫升規(guī)律。

(4)表面狀態(tài)摩擦襯墊工作時(shí),現(xiàn)場(chǎng)的影響因素較多，鋼絲繩與襯墊間的表面狀態(tài)較為復(fù)雜實(shí)際工況下襯墊與鋼絲繩間涂有潤滑脂并伴隨淋水狀態(tài)，這種表面狀態(tài)對(duì)摩擦系數(shù)的不利影響最大。大量試驗(yàn)表明鋼絲繩與襯墊間的表面狀態(tài)影響其摩擦系數(shù)

葛世榮等分別在鋼絲繩表面淋水、涂防銹油淋水與涂油混合以及淋水、涂油加上煤粉 4 種邊界介質(zhì)條件開展了鋼絲繩與襯墊的摩擦系數(shù)特性實(shí)驗(yàn),提出邊界介質(zhì)不僅影響摩擦系數(shù)的大小而且對(duì)摩擦系數(shù)特性規(guī)律也有較大影響:

（5)材料性能根據(jù)摩擦學(xué)原理,摩擦式提升機(jī)鋼絲繩與襯墊間的摩擦力由黏附力和遲滯力構(gòu)成相應(yīng)的摩擦系數(shù)也由黏附摩擦系數(shù)和遲滯摩擦系數(shù)組成。由黏附和遲滯摩擦理論可知摩擦系數(shù)與材料的基本性能有關(guān)萬理想等采用平面法在臺(tái)架試驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)12種不同硬度的試樣分別在不同比壓和滑速的條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)曲線得出襯墊硬度對(duì)其摩擦系數(shù)的影響規(guī)律為:在低硬度區(qū)摩擦系數(shù)隨硬度的增加呈減小趨勢(shì):在高硬度區(qū)摩擦系數(shù)隨硬度的增加呈增加趨勢(shì)。彭玉興等在不同溫度下對(duì)K25和GM-3襯墊進(jìn)行摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)襯墊摩擦系數(shù)隨彈性模量損失量增加而呈線性上升并得出要提高襯墊摩擦系數(shù)可以增加其彈性模量損失量或減小總彈性模量:

(6)摩擦副接觸形式摩擦學(xué)理論及大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,2個(gè)物體接觸表面的接觸形式影響其摩擦系數(shù)。鋼絲繩的捻制方向不同,影響著摩擦襯墊的摩擦學(xué)特性。徐蕾等在SC型摩擦襯墊實(shí)驗(yàn)機(jī)上用不同捻制方向的鋼絲繩對(duì) CM-3摩擦墊進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn),得出結(jié)果為.千摩擦條件下.鋼絲繩捻向?qū)δΣ烈r墊的摩擦學(xué)性能影響更為顯著同向捻制鋼絲繩的摩擦因數(shù)比交互捻制鋼絲繩高 100%脂潤滑時(shí)高20%~40%。1.2磨損機(jī)理

襯墊材料的磨損機(jī)理和其他材料一樣有黏著磨損磨粒磨損和疲勞磨損等幾種類型。在實(shí)際工況條件襯墊的磨損常常是幾種類型磨損的綜合損傷結(jié)果。襯墊與鋼絲繩滑動(dòng)接觸時(shí),部分襯墊材料會(huì)轉(zhuǎn)移黏附與鋼絲繩表面,墊材料本體產(chǎn)生黏著磨損。在相互滑動(dòng)過程中也會(huì)產(chǎn)生磨粒磨損。由于襯墊材料對(duì)磨粒有較好的適應(yīng)性、就范性和黏彈性使接觸表面產(chǎn)生的變形不是犁溝損傷封士彩從理論上闡述了摩擦式提升機(jī)鋼絲繩與襯墊的磨損機(jī)理，從材料特性、表面粗糙度、比壓環(huán)境等因素分析了其對(duì)襯墊磨損的影響,并在磨損試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)得出鋼絲繩表面涂油脂可有效減小襯墊的磨損量且不降低襯墊的摩擦系數(shù):林福嚴(yán)等研究了聚氨酷摩擦襯墊的摩擦特性發(fā)現(xiàn)其動(dòng)摩擦系數(shù)在低速范圍內(nèi)隨速度的增大而增大同時(shí)提出了用接點(diǎn)化學(xué)黏接機(jī)理解釋鋼絲繩與襯墊的黏著摩擦機(jī)理,得出增加高分子材料的極性基團(tuán)含量可以提高摩擦力的結(jié)論。

2、襯墊材料的改性研究

按照化學(xué)特性摩擦襯墊可分為熱熔型和非熱熔型2類。聚氨醋聚氯乙烯屬于熱熔型。聚氨醋具有良好的力學(xué)性能較高的強(qiáng)度、斷裂延伸率和優(yōu)良的耐磨性能。但聚氨酷材料也有其固有的缺點(diǎn)低熔點(diǎn).熱穩(wěn)定性差:較低的摩擦系數(shù):較差的熱傳導(dǎo)能力易造成局部溫升過高而對(duì)摩擦系數(shù)產(chǎn)生較大影響:易老化使用周期短等。非熱熔型材料有很多優(yōu)良性能如較高的熱穩(wěn)定性:高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù);不易發(fā)生疲勞斷裂,硬度高;耐腐蝕,不易老化.壽命長(zhǎng)等。根據(jù)摩擦提升機(jī)摩擦襯墊的性能要求摩擦性能優(yōu)良的非熱熔型材料更為符合。

翟文等以聚氨酷彈性體耐熱樹脂和礦物纖維等材料制備了新型的襯墊材料,分析了新型材料性能的影響因素,發(fā)現(xiàn)硫化體系可以提高彈性體的抗拉強(qiáng)度及模量,且添加40%wt的礦物纖維顯著提高了其強(qiáng)度并改善了抗蠕變性,而耐熱樹脂改善了襯墊材料的熱穩(wěn)定性:徐蕾制備了無機(jī)晶須改性襯墊,分析了其基本力學(xué)性能和熱學(xué)性能,并在3種典型條件下(干摩擦低速脂潤滑及高速脂潤滑)開展了摩擦磨損試驗(yàn)得出在高速條件下無機(jī)晶須增大了襯墊材料的剪切強(qiáng)度,改善了其摩擦系數(shù)穩(wěn)定性,并且減少了磨損量。張繼禮等綜合分析聚氨酷襯墊后,采用高強(qiáng)度耐熱樹脂和多種化工原料配比研制出GM-3新型高性能墊通過大量試驗(yàn)測(cè)試其摩擦學(xué)性能發(fā)現(xiàn)低速條件下襯墊摩擦系數(shù)均大于0.25熱穩(wěn)定特性好并對(duì)各種摩擦脂有較好的兼容性滿足了摩擦提升機(jī)的使用要求。

3、結(jié)語

摩擦襯墊的性能與摩擦式提升機(jī)的設(shè)計(jì)、改善和維護(hù)有著十分重要的意義。因此國內(nèi)外都進(jìn)行了摩擦襯墊的研究，主要包括了摩擦系數(shù)影響因素摩擦磨損機(jī)理和材料的改性。但是由于實(shí)際工況較為復(fù)雜,影響摩擦襯墊性能的因素交錯(cuò)作用,所以對(duì)于摩擦襯墊需要不斷地深入研究。

END

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