不同工況下溫度對襯墊摩擦性能的影響

潞安集團某礦的五繩落地摩擦式提升機鋼絲繩在緊急制動時出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，經(jīng)工作人員檢查是由于鋼絲繩上戈培油涂抹過多而導(dǎo)致鋼絲繩與襯墊之間摩擦系數(shù)過低造成的。摩擦襯墊(簡稱襯墊)是提升機的一個重要組成部分,主要用于摩擦輪與鋼絲繩之間的動力傳輸,它的摩擦性能直接影響到提升機的提升能力和運行安全。在煤礦實際生產(chǎn)中,提升機鋼絲繩表面需要涂抹戈培油,它起到潤滑和防腐防銹的作用.但它降低了鋼絲繩與襯墊之間的摩擦系數(shù)尤其是快速滑動時產(chǎn)生的大量摩擦熱使得村墊表面溫度急劇開高,襯墊的摩擦系數(shù)產(chǎn)生較大幅度的下降,危害安全生產(chǎn)。此外,在實際工作環(huán)境中，襯墊表面淋水的情況也經(jīng)常出現(xiàn),因此研究在不同工況下溫度對襯墊摩擦系數(shù)的影響對提升機鋼絲繩和襯墊的使用和維護具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

1.試驗儀器與試件

（1）試驗儀器

試驗采用的襯墊摩擦試驗機如圖1所示被測村墊放置在襯墊盒中。測試過程中,首先利用2個張緊油缸使鋼絲繩張緊，然后利用夾緊油缸將襯墊與鋼絲繩夾緊后再用推移油缸經(jīng)連桿帶動一個裝嵌襯墊的平臺垂直向上運行實現(xiàn)鋼絲繩與襯墊在一定接觸壓力下的相對直線運動，鋼絲繩和推移油缸采用縱向布置。夾緊油缸輸出的力經(jīng)擋板作用在襯墊的表面將兩邊的襯墊塊壓緊在鋼絲繩上,壓力傳感器安裝在襯墊盒的另一側(cè),用于測量正壓力。襯墊盒下方設(shè)置的2個壓力傳感器用于測量襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,對于襯墊盒自身重力可以在測試軟件部分加以去除在此將左右2個壓力傳感器測出的信號分別稱為左推力右推力,分別對應(yīng)圖2中的摩擦力，襯墊相對于鋼絲的滑速大小由左側(cè)的位移傳感器間接測得。

它的測試原理如圖2所示。鋼絲繩兩側(cè)的襯墊塊在正壓力N作用下與其緊密接觸，在外力F作用下使襯墊塊以一定的速度”向上運行，此時鋼絲繩與襯墊之間將會產(chǎn)生摩擦力。在測試時,將襯墊與鋼絲繩間的摩擦力h6和正壓力N分別測出襯墊與鋼絲繩的摩擦系數(shù)。

(2)試件

試驗選用潞安集團常村礦提升機所用的摩擦襯墊(許用摩擦系數(shù)為025)襯墊進行試驗。

2.試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

為了模擬較高的相對滑速下,襯墊和鋼絲繩的接觸表面所形成的摩擦熱對襯墊摩擦系數(shù)的影響采用了人工加熱的方式對襯墊表面溫度進行控制。首先利用試驗機的溫控裝置對測試溫度進行設(shè)定當襯墊表面溫度達到預(yù)設(shè)值允許誤差范圍內(nèi)時,迅速開始測試。本試驗分別對干燥淋水少油和多油4種工況下的襯墊試樣進行了摩擦系數(shù)的測試。在測試時,從30C開始每隔5C左右測量一次摩擦系數(shù),然后把各個溫度下的摩擦系數(shù)值進行比較。測試結(jié)果如表1所示。其中少油的情況是指在鋼絲繩表面僅僅涂有很薄的一層:多油的情況是指鋼絲繩表面涂有較厚的一層油脂,有黏手感,且繩股的縫隙中也有較多量的戈培油存在。

(1)襯墊在不同工況下的摩擦系數(shù)均隨表面溫度的增加而不斷下降并且溫度越高摩擦系數(shù)下降得越快但下降的幅度因工況的不同而不同。

(2)在同一環(huán)境溫度下,當鋼絲繩與村墊的摩擦表面淋水時的摩擦系數(shù)要比表面干燥時低,而摩擦系數(shù)隨溫度變化的幅度卻要平緩得多。這主要是因為表面干燥時鋼絲繩與襯墊之間不斷摩擦產(chǎn)生的大量摩擦熱會使得襯墊表面溫度迅速升高;而當表面淋水時.水分會吸收一部分摩擦熱,使得襯墊表面溫度緩慢增加摩擦系數(shù)也緩慢降低:

（3)在同一環(huán)境溫度下在鋼絲繩上涂抹戈培油時與襯墊之間的摩擦系數(shù)要明顯小于干燥或淋水2種工況下的摩擦系數(shù)，而且戈培油使用得越多襯墊表面的摩擦系數(shù)下降的幅度越大,溫度足夠高時甚至?xí)陀谝r墊材料的許用摩擦系數(shù)0.25。

3.結(jié)語

摩擦系數(shù)反映著材料的表面形貌、接觸形式載荷滑動速度以及溫度之間的相互作用不同的表面狀況，對于村墊摩擦系數(shù)的測試結(jié)果影響很大。試驗表明鋼絲繩上涂抹的戈培油量對于襯墊的摩擦系數(shù)有很大的影響，特別是摩擦表面溫度較高時摩擦系數(shù)會產(chǎn)生明顯的下降。因此在實際生產(chǎn)中為了保障提升安全,應(yīng)該嚴格限制鋼絲繩的涂油量:

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