摩擦襯墊摩擦系數(shù)和磨損率的測(cè)試

摩擦系數(shù)和磨損率是靡擦襯墊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)襯墊)的兩個(gè)主要性能參數(shù)，尤其是摩擦系數(shù)，關(guān)系到摩擦式提升機(jī)的性能水平和運(yùn)行的安全性，非常重要。近幾年，隨著國(guó)產(chǎn)提升機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)水平的提商，襯墊的質(zhì)量和性能倍受關(guān)注。因此，如何準(zhǔn)確、合理地測(cè)試這兩個(gè)參數(shù)一直是業(yè)內(nèi)人士十分重視的問(wèn)題。

1.摩系數(shù)測(cè)試

襯墊的摩擦系數(shù)是指襯墊與鋼絲繩對(duì)偶的摩擦系數(shù)。由于該系數(shù)受表而狀態(tài)壓力、速度和溫度等許多因素的影響，是多種因素綜合作用的結(jié)果，不單純意義上的材料摩擦系數(shù)，因此稱(chēng)其為抗滑動(dòng)系數(shù)更為合適。本文仍沿用“摩擦系數(shù)”這一習(xí)慣叫法，但其實(shí)際意義應(yīng)為“襯墊抵抗鋼絲繩在其上滑動(dòng)的能力”

襯墊摩擦系數(shù)的測(cè)試沒(méi)有統(tǒng)一的方法，正確并準(zhǔn)確測(cè)試是其應(yīng)遵循的唯一原則，而如何根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)作出結(jié)論，則是測(cè)試工作中的--項(xiàng)重要內(nèi)容。

1.1原理和方法

襯墊摩擦系數(shù)的測(cè)試方法有多種，目前較為通行的是模擬試驗(yàn)機(jī)法。該方法簡(jiǎn)便、易行且測(cè)試費(fèi)用低，試驗(yàn)工況比較接近實(shí)際工況。雖然模擬試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但測(cè)試原理卻大致相同(見(jiàn)圖 1)即模擬實(shí)際工況的條件下，用兩塊相同的襯墊試樣夾住鋼絲繩，讓襯墊與鋼絲繩產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量襯墊的夾緊力和襯墊與鋼絲繩相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，按公式(1)計(jì)算摩擦系數(shù)。

1.2試驗(yàn)條件

襯墊的摩擦系數(shù)與試驗(yàn)條件密不可分，不指明試驗(yàn)條件的摩擦系數(shù)是沒(méi)有任何實(shí)際意義的。為使測(cè)試結(jié)果盡可能真實(shí)可靠，試驗(yàn)條件應(yīng)盡量模擬實(shí)際工況與襯墊實(shí)際工作條件!相對(duì)應(yīng)，試驗(yàn)條件同樣包括表而狀態(tài)、壓力、滑動(dòng)速度和溫度4個(gè)方而。

1.2.1 表面狀態(tài)

表面狀態(tài)是指襯墊繩槽及鋼絲繩表面的狀態(tài)。按實(shí)際工況，表面狀態(tài)可分為干凈、淋水、涂脂和脂淋水4種。這取所說(shuō)的脂是指摩擦提升專(zhuān)用鋼絲繩脂，簡(jiǎn)稱(chēng)摩擦脂。研究表明，涂脂后淋水對(duì)涂脂狀態(tài)摩擦系數(shù)沒(méi)有不利影響，因此，脂淋水狀態(tài)征往被省太。試驗(yàn)表明，在諸多試驗(yàn)條件中，表而狀態(tài)對(duì)襯墊摩擦擦系數(shù)的影響最大。涂脂狀態(tài)下襯墊的摩擦系數(shù)均低下干凈狀態(tài)，通常只有干凈狀態(tài)的 1/3 - 1/2。因此表面狀態(tài)是---個(gè)不可忽視的試驗(yàn)條件。為此，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)分別測(cè)試不同表面狀態(tài)下襯墊的摩擦系數(shù)，尤其要重視涂脂狀態(tài)的測(cè)試。

1,2.2壓力

壓力是指襯墊繩槽單位面積上所受到的平均載荷力。實(shí)際上，不僅繩槽的形狀是圓弧形的，而且沿繩槽方向也是圓弧形的，因此繩槽所受到的壓力是不均勻的。工程上為簡(jiǎn)化計(jì)算，將鋼絲繩兩端所受載荷之和除以繩槽的投影面積，得到襯墊所受壓力的平均值。通常襯墊繩槽所受平均壓力在2.0MPa左右。

試驗(yàn)表明，通常襯墊的摩擦系數(shù)均隨壓力的增大而減小。因此，從偏于安全考慮，試驗(yàn)壓力應(yīng)比平均值略高，取2.5MPa 為宜。

1,2.3滑動(dòng)速度

滑動(dòng)速度是指襯墊與鋼絲繩相對(duì)滑動(dòng)速度。提升機(jī)正常工作時(shí)襯墊與鋼絲繩間是沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)的，只有少量的鋼絲繩蠕動(dòng)。為了模擬實(shí)際工況，試驗(yàn)時(shí)要人為地制造鋼絲繩與襯墊的相對(duì)滑動(dòng)。試驗(yàn)表明，滑動(dòng)速度對(duì)襯墊的摩擦系數(shù)有一定的彩響，通常摩擦系數(shù)均隨滑動(dòng)速度的提高呈上升趨勢(shì)當(dāng)速度在1.0mm/s左右時(shí)摩擦系數(shù)處于最低狀態(tài)。因此，試驗(yàn)時(shí)的滑動(dòng)速度取 1.0mm/s 為宜。

1.2.4 溫度

試驗(yàn)表明，溫度對(duì)襯墊摩擦系數(shù)有一定影響,溫度高時(shí)摩擦系數(shù)相對(duì)較低，溫度低時(shí)摩擦系數(shù)相對(duì)較高。干凈狀態(tài)下溫度的影響較小，涂脂狀態(tài)下溫度的影響較大。

由于試驗(yàn)過(guò)程中有摩驚熱產(chǎn)生，因此,鋼絲繩或襯墊繩槽表面溫度無(wú)法準(zhǔn)確控制。通常，環(huán)境溫座控制在20-30C之間即可，而讀取測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，鋼絲絕表而溫度則應(yīng)超過(guò)30C為宜。

1.3試結(jié)果的確定

試驗(yàn)表明,由于受多種因素的影響,襯墊摩擦系數(shù)測(cè)試值的離散性大、重復(fù)性差，相同條件不同次測(cè)試的結(jié)果均有一定的偏差，不會(huì)完全相同。因此，襯墊的摩擦系數(shù)具有很強(qiáng)的不確定性，要想得到一個(gè)確定的值是不可能的，也是不現(xiàn)實(shí)的。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)給出的結(jié)果，只能是特定條件下，即在確定的表面狀態(tài)、壓力、滑動(dòng)速度、溫度和時(shí)間下對(duì)被試襯墊的綜合評(píng)價(jià)共意義只表示被試襯墊在特定試驗(yàn)條件下的摩擦系數(shù)水平，并不表示被試襯墊確定不變的摩擦系數(shù)值，更不可能是一個(gè)比較精確的值。

此外，襯墊的實(shí)際工作參數(shù)并不是固定不變的，參數(shù)不同，魔煤系數(shù)會(huì)有一定變化，只給出一個(gè)確定的摩擦系數(shù)值也是不余面的?；谏鲜鲈?，測(cè)試結(jié)果的給出不應(yīng)是一個(gè)確定的值，而應(yīng)是一個(gè)范用，應(yīng)給兒不同表面狀態(tài)下，被試襯墊摩擦系數(shù)測(cè)試值的范圍。此范圍的確定，應(yīng)依據(jù)測(cè)試時(shí)采集到的大量數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算H測(cè)試值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,據(jù)此即可確定試結(jié)果計(jì)算見(jiàn)公式(2)和(3)。

1.4摩系數(shù)許用值的確定

襯墊摩擦系數(shù)的不確定性，使得摩擦系數(shù)許用值的確定具有一定的難度。應(yīng)該承認(rèn)，在一個(gè)合理的、符合實(shí)際工況的試驗(yàn)條件下測(cè)得的摩擦系數(shù)最低值，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用才是最安全可靠的。因此，如無(wú)特別要求確定許用值應(yīng)以測(cè)試數(shù)據(jù)值最低的表面狀態(tài)的測(cè)試數(shù)據(jù)作為依據(jù)，按式(2)和(3)計(jì)算選定數(shù)據(jù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，按式(4)計(jì)算被試襯墊的許用摩擦系數(shù)。

1.5注意事項(xiàng)

(1)應(yīng)根據(jù)需要，分別測(cè)試干凈、淋水和涂脂狀態(tài)下被試襯墊的摩擦系數(shù)，以確認(rèn)摩擦系數(shù)最低的表面狀態(tài)。

(2)試驗(yàn)壓力和速度應(yīng)以前述原則來(lái)設(shè)定，當(dāng)壓力特性、速度特性不確定時(shí)，應(yīng)分擋測(cè)試。

(3)正式測(cè)試前，應(yīng)先跑合一個(gè)完整的測(cè)試行程以消除非正常因素的影影響。

(4)由于襯墊座擦系數(shù)的離散性較大，重復(fù)性差對(duì)于同一副試樣、同一種條件，應(yīng)反復(fù)試驗(yàn)多次，以增加測(cè)試數(shù)據(jù)量和測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠度，一般應(yīng)進(jìn)行3次以上，并記錄全部測(cè)試數(shù)據(jù)。

(5)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行篩選，剔除異常數(shù)據(jù)并選擇數(shù)據(jù)值最低的一組作為確定測(cè)試結(jié)果的依據(jù)。

(6)許用摩擦系數(shù)的確定應(yīng)考慮被試襯墊的使用工況，如未指明使用工況(主要指表面狀態(tài)),則應(yīng)根據(jù)測(cè)試值最低的表面狀態(tài)的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)確定。

2.磨損率試

襯墊磨損的形式比較復(fù)雜，包含了磨粒磨損、粘著磨損和疲勞磨損等多種形式。根據(jù)對(duì)襯墊的試驗(yàn)研究，通常的橡膠類(lèi)磨損試驗(yàn)方法不適于提升機(jī)襯墊，而采用模擬試驗(yàn)法較為合理。

2.1原理方法

模擬試驗(yàn)法是利用襯墊模擬試驗(yàn)機(jī)模擬襯墊使用工況，并在此工況下讓鋼絲繩與襯墊相對(duì)滑動(dòng)一定距離，通過(guò)測(cè)量滑動(dòng)距離、襯墊磨損重量和滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力來(lái)計(jì)算磨損率。此磨損率只表示在試驗(yàn)條件下襯墊的磨損情況，不能代表襯墊的壽命。因?yàn)橛绊懸r墊壽命的不只是損率，還有其它許多因素，如提升系統(tǒng)的狀態(tài)、車(chē)?yán)K槽的次數(shù)以及工作態(tài)數(shù)等等。

2.2試驗(yàn)條件

毋康置疑，不同材質(zhì)、不同規(guī)格的襯墊，其滑動(dòng)相同距離的磨損量不一定相同，而不同的工作條件也會(huì)。

造成磨損量的差異。襯墊的工作條件一般比較復(fù)雜，其表面狀態(tài)、壓力和露動(dòng)速度等參數(shù)受載荷、環(huán)境和人為等因素的影響始終在變化,即使排除車(chē)?yán)K槽的影響其磨損最也不是一成不變的。因此，確定合理的、相對(duì)穩(wěn)定的試驗(yàn)條件，是衡量被試襯墊耐磨性能好壞的基礎(chǔ)。

與摩擦系數(shù)測(cè)試一樣，表面狀態(tài)、壓力、速度和溫度是影響襯墊磨損的四要素。為了在短時(shí)間內(nèi)測(cè)得襯墊的磨損率，除了應(yīng)盡量準(zhǔn)確模擬實(shí)際工況外，適當(dāng)并合理地惡化試驗(yàn)條件是必須的。

2.2,1 表面狀態(tài)

表面狀態(tài)對(duì)摩擦性能的影響最大，涂脂狀態(tài)下襯墊的摩擦性能不能充分發(fā)揮，其磨損率會(huì)大大降低，因此為加快磨損測(cè)試速度，應(yīng)選擇干凈表面狀態(tài)。

2.2.2 壓力

盡管襯墊所受壓力是在變化的，而且不同規(guī)格的提升機(jī)襯墊所受壓力也是不同的,但是從整體上講,襯墊所受平均壓力沒(méi)有太大差別，由前述可知，--般平均值都在2.0MPa左右，為模擬實(shí)際工況，試驗(yàn)壓力宜取2.0MPa.

2.2.3 滑動(dòng)速度

由鋼絲繩賭動(dòng)速度計(jì)算公式I21可知,鋼絲繩在襯墊上的蠕動(dòng)速度，是隨提升機(jī)運(yùn)行速度的變化而變化的運(yùn)行速度高賭動(dòng)速度快，只有在提升機(jī)的勻速運(yùn)行階段，才能保持相對(duì)穩(wěn)定的蠕動(dòng)速度。正常情況下，在提升機(jī)的一個(gè)提升行程中，絕大部分是勻速段，且速度最高，襯墊的單位行程磨損量也最大，因此試驗(yàn)時(shí)的滑動(dòng)速度應(yīng)以提升機(jī)的最大運(yùn)行速度為準(zhǔn)。當(dāng)然，不同規(guī)格的提升機(jī)，其最大運(yùn)行速度是不同的，為此試驗(yàn)所取滑動(dòng)速度應(yīng)與試驗(yàn)鋼絲繩直徑所對(duì)應(yīng)的同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)燕臘飽對(duì)彬皚鞍傍 操泊扒鞍憊礙骯繃擯敖胺跋哀裁艾挨艾靶吃蚌皚梆廁鞍昂 唉岸苞阿膊唉拔蚌癌幢經(jīng)大運(yùn)行速度相同。

2.2.4 溫度

通常干凈狀態(tài)下，環(huán)境溫度對(duì)襯墊摩擦性能的影影響并不顯著，但是，試驗(yàn)過(guò)程中摩擦熱的影影響卻不能忽視。由于襯墊的導(dǎo)熱能力差，席擦熱容易在繩槽表面聚集，特別對(duì)于非熱固型襯墊，溫度過(guò)高磨損會(huì)加劇，使測(cè)試數(shù)據(jù)失真。因此，試驗(yàn)中應(yīng)注意控制摩擦面的溫度，一般不宜超過(guò) 60C。至于環(huán)境溫度，控制在20-30C即可。

2.3損率的計(jì)算

由于提升機(jī)規(guī)格、工作條件以及墊材料等的差異，用單位滑動(dòng)距離磨損的襯墊重量來(lái)衡量襯墊的磨損顯然是不合理的。襯墊的工作原理表明，襯墊的磨損與其摩擦功的消耗是分不開(kāi)的，而且是成比例的。因此，用摩擦功來(lái)衡量襯墊的磨損比較合理。根據(jù)該原理，襯墊的磨損率應(yīng)按下述方法計(jì)算:

(1)將試驗(yàn)測(cè)得的襯墊磨損重量換算成體積。因?yàn)椴煌贩N的襯墊其密度是不同的，磨損重量相同時(shí)其體積肯定不同，而襯墊磨損失效是以襯墊繩槽磨損深度或剩余高度來(lái)評(píng)定的，是體積量，因此，按重量計(jì)算磨損率是不合理的，應(yīng)按體積計(jì)算;

(2)將試驗(yàn)滑動(dòng)的距離換算成當(dāng)量提升行程。因?yàn)椴煌?guī)格的提升機(jī)運(yùn)行相同的提升行程時(shí)，鋼絲繩的蟠動(dòng)量是不同的，遣成的襯墊府損也是不同的，因此應(yīng)將滑動(dòng)距離換算成試驗(yàn)鋼絲繩直徑所對(duì)應(yīng)的同規(guī)格提升機(jī)的當(dāng)量提升行;

(3)根據(jù)滑動(dòng)時(shí)測(cè)得的摩擦力和當(dāng)量提升行程計(jì)算。

END

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