多繩摩擦提升機(jī)樹(shù)脂基摩擦襯墊的摩擦學(xué)行為

? 在煤礦工業(yè)中，多繩摩擦提升機(jī)已在礦井提升設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位。而摩擦襯墊是摩擦提升機(jī)的關(guān)鍵部件，它承擔(dān)著全部鋼絲繩重量、載貨重量、容器自重，以及運(yùn)行時(shí)各種動(dòng)載荷與沖擊載荷，其優(yōu)劣直接關(guān)系到提升機(jī)的工作性能、安全可靠性、工作效率摩擦襯墊與鋼絲繩之間必須有足夠的摩擦因數(shù)及抗樂(lè)強(qiáng)度，摩擦因數(shù)不足會(huì)造成鋼絲繩打滑、高速過(guò)卷提升機(jī)鋼絲繩拉斷等事故，導(dǎo)致重大人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)損失。

? 影響摩擦襯墊摩擦因數(shù)的因素主要有表面狀態(tài)、載荷壓力、鋼絲繩滑動(dòng)速度以及環(huán)境溫度等[1-3]。目前對(duì)摩擦村墊的研究主要集中在關(guān)于摩擦村墊溫度場(chǎng)及損傷分析，而對(duì)摩擦因數(shù)研究較少。

? 林福嚴(yán)等!4]對(duì)聚氨酷彈性體摩擦襯墊進(jìn)行摩擦特性研究，發(fā)現(xiàn)在滑動(dòng)速度在001-04 mm/s 范圍內(nèi)，滑動(dòng)速度提高摩擦因數(shù)提高:符宏軍等S對(duì)不同向鋼絲繩對(duì)礦用提升機(jī)村墊摩擦性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)同捻向鋼絲繩摩擦因數(shù)與磨損量均高于交與搶;彭玉興等[5]在不同溫度下進(jìn)行摩擦學(xué)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)襯墊摩擦因數(shù)隨彈性模量損失量的增加而呈線性上升。

? 掌握載荷壓力與滑動(dòng)速度對(duì)摩擦襯墊摩擦學(xué)行為的影響規(guī)律有利于認(rèn)識(shí)和控制多繩摩擦提升機(jī)性能優(yōu)化提升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，為提升系統(tǒng)的改良提供必要的依據(jù)且對(duì)摩擦襯墊的選用具有指導(dǎo)作用。

? 因此本文作者在干燥摩擦條件下研究載荷與滑動(dòng)速度對(duì)摩擦提升機(jī)樹(shù)脂基摩擦襯墊摩擦性能的影響，并對(duì)磨損形貌進(jìn)行分析。

1.試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料

以45鋼鋼球與摩擦襯墊試樣組成試驗(yàn)?zāi)Σ粮?5"鋼鋼球采用鑫達(dá)鋼球有限公司生產(chǎn)的經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的標(biāo)準(zhǔn)6mm鋼球，3種擦分別為市場(chǎng)購(gòu)買的不同材質(zhì)的樹(shù)脂基摩擦襯墊，摩擦襯墊試樣主要參數(shù)如表1所示，將已成型摩擦襯墊通過(guò) DK7712 線切割機(jī)床加工成形狀為17 mm x13mm x3mm的試樣其中17 mmx13mm為摩擦試樣測(cè)試面。

1.2 試驗(yàn)原理

采用 CFT 型往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)量摩擦襯墊在不同壓力載荷與滑動(dòng)速度下摩擦因數(shù)的變化。試驗(yàn)時(shí)間為30 min，載荷分別為10、152025N;滑動(dòng)速度分別為 600、900、1200、1500 /min。在試驗(yàn)前首先對(duì)摩擦襯墊試樣進(jìn)行如下處理:依次使用 600目和1500目的SiC砂紙通過(guò)MP-2三速金相試樣磨拋機(jī)對(duì)摩擦襯墊試樣工作表面進(jìn)行均勻細(xì)磨，然后使用乙醇溶液對(duì)摩擦副表面進(jìn)行清洗并烘干。通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可測(cè)得摩擦襯墊瞬時(shí)摩擦因數(shù)，每次試驗(yàn)的摩擦因數(shù)取摩擦因數(shù)穩(wěn)定時(shí)的平均值，每組進(jìn)行 3 次試驗(yàn)，取平均值。以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在室溫 20 C、濕度40%的條件下取得。試驗(yàn)完成后對(duì)摩擦襯墊磨損表面進(jìn)行電鏡掃描分析。搭建的試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示。

2、試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 載荷對(duì)摩擦因數(shù)的影響

圖2示出了滑動(dòng)速度為1200r/min 時(shí)載荷對(duì)試樣摩擦因數(shù)的影響?？梢钥闯?在滑動(dòng)速度為1200r/min 時(shí)3種試樣摩擦因數(shù)均隨荷的增加而減小試樣1摩擦因數(shù)最大，但摩擦因數(shù)隨載荷增加下降速度最快，在載荷為20~25 N時(shí)摩擦因數(shù)穩(wěn)定在053附近:試樣2與試樣3摩擦因數(shù)變化趨于致，載荷在10~20N之間時(shí)，摩擦因數(shù)穩(wěn)定在0.45 附近，當(dāng)載荷從20N增加到25N時(shí)摩擦因數(shù)迅速下降，總體上試樣1摩擦因數(shù)略高與試樣3。

2.2 滑動(dòng)速度對(duì)摩擦因數(shù)的影響

圖3示出了額定載荷為 10 N 時(shí)摩擦襯墊摩擦因數(shù)隨滑動(dòng)速度的變化規(guī)律。可以看出:隨著滑動(dòng)速度的增加試樣1與試樣3的摩擦因數(shù)均出現(xiàn)較明顯的下降趨勢(shì)，試樣1摩擦因數(shù)高于試樣2與試樣3，且試樣1摩擦因數(shù)下降較快。試樣2摩擦因數(shù)總體隨滑動(dòng)速度的增加略有下降，在0.5 附近波動(dòng)。比較圖2和圖3可以看出，試樣1與試樣3的摩擦因數(shù)受滑動(dòng)速度影響較大，試樣2的摩擦因數(shù)受載荷影響較大。

2.3 磨損表面形能

圖4示出了摩擦襯墊在滑動(dòng)速度為 1200 r/in錢荷為25N時(shí)的磨損表面形規(guī)可口看出，式樣1與試樣3磨損表面出現(xiàn)層面狀物質(zhì)、這些層狀是被質(zhì)2職海的考局山，由于剪切擠壓形成致密物質(zhì)層，致密狀第三體具有流動(dòng)性，具有平滑和潤(rùn)滑作用。能夠降低摩擦因數(shù)。隨著載荷的增加對(duì)剪切面擠壓強(qiáng)升高，磨損形成的物質(zhì)層致密程度提高，造成式樣1與式樣3摩擦因數(shù)歲載荷的增加而減少。但當(dāng)摩擦剪切力超過(guò)第三體黏著力時(shí)，第三體就會(huì)脫落。式樣1與式樣3的磨損主要有黏著磨損表面以塑性變形為主。由于摩擦熱造成摩擦襯墊軟化，油脂物質(zhì)滲出，等致摩擦因數(shù)降低，磨損因數(shù)出現(xiàn)顯著變化。另外可以明顯看出熱降解過(guò)程中氣體釋放所形成的凹坑，表現(xiàn)出典型的熱磨損特性。所以試樣2 摩擦前期以黏著磨損為主，隨著溫度的升高出現(xiàn)熱磨損。試樣1在載荷已出現(xiàn)第三體大面積脫落，摩擦剪切力大大超過(guò)第三體黏著力，第三體形成與脫落同時(shí)存在，摩擦因數(shù)基本維持穩(wěn)定。

圖5示出了摩擦襯墊在滑動(dòng)速度為 1500 /min、載荷為10 時(shí)的磨損表面形貌?？梢钥闯?試樣1與試祥3生成的第三體已全面覆蓋于磨損表面，沒(méi)有出現(xiàn)大面積脫落，致使試樣1與試樣 3的摩擦因數(shù)隨著滑動(dòng)速度的增加而降低，磨損形式以黏著磨損為主;試樣2磨損表面形貌同樣可以看到由于熱磨損產(chǎn)生的氣孔，但氣孔的數(shù)量減少，其熱度磨損較小，仍以黏著磨損為主，載荷對(duì)磨損形貌的影響比滑動(dòng)速度顯著。

3、結(jié)論

(1)由于摩擦襯墊試樣成分的不同，摩擦因數(shù)各不相同，但總體具有一定規(guī)律性，即摩擦因數(shù)均隨載荷與滑動(dòng)速度的增加而降低。

(2)試樣1摩擦因數(shù)變化范圍較大，在低載荷以及不同滑動(dòng)速度下試樣2摩擦因數(shù)較為穩(wěn)定。試樣1與試樣3摩擦因數(shù)受滑動(dòng)速度影響較大，試樣2受

載荷影響較大。

(3)由于材料成分以及試驗(yàn)條件的不同，磨損形式也不同，試樣1與試樣3以黏著磨損與疲勞磨損為主，試樣2以黏著磨損與熱磨損為主。

(4)通過(guò)磨損形貌可以看出，載荷對(duì)磨損形貌的影響較為顯著。

END