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鋼絲繩表面油脂量對(duì)摩擦襯墊摩擦因數(shù)影響的試驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間：

2023-12-25

來(lái)源：

多繩摩擦式提升機(jī)是煤礦礦井提升的主要設(shè)備，鋼絲繩是其重要零部件，屬易耗品，受工況環(huán)境的影響,需要經(jīng)常更換Ⅱ。為降低工況環(huán)境對(duì)鋼絲繩的影響，鋼絲繩一般采用含油繩芯,且在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì) 應(yīng)用大量的油脂。油脂在鋼絲繩的使用過(guò)程中起防腐作用，同時(shí)，也因油脂的影響，摩擦襯墊摩擦因數(shù)出現(xiàn)不穩(wěn)定性。保證襯墊摩擦因數(shù)的穩(wěn)定性是確保礦井提升系統(tǒng)安全的關(guān)鍵因素，認(rèn)識(shí)并掌握鋼絲繩油脂在不同環(huán)境下對(duì)襯墊摩擦因數(shù)的影響是礦井提升安全的重要課題。

1 試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)方案

多繩摩擦式提升機(jī)分為井塔式和落地式。井塔式提升機(jī)鋼絲繩在井筒內(nèi)部受環(huán)境溫度影響較小，一般在 0～40℃之間；落地式提升機(jī)因井塔架露天，部分鋼絲繩在室外，一般環(huán)境溫度在 ．20—60℃之問(wèn)。為了模擬不同的環(huán)境溫度 ，采用人工控制襯墊溫度的方式對(duì)其進(jìn)行冷凍或加熱。該試驗(yàn)以 -10℃為起始溫度，當(dāng)襯墊達(dá)到測(cè)試溫度后開(kāi)始測(cè)試，測(cè)試溫度問(wèn)隔為 l0℃，分別測(cè)試鋼絲繩與襯墊之間滑動(dòng)時(shí)摩擦因數(shù)和襯墊硬度。試驗(yàn)狀態(tài)分別為：鋼絲繩表面干燥(油脂含量 0g／m2)和表面涂抹油脂，油脂含量分別為70、200、500、l000g／lTl2。

1．2 測(cè)試方法及原理

實(shí)際工況條件下，鋼絲繩與襯墊之間為弧形接觸，為了便于進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M ，采用平面法進(jìn)行測(cè)試，工作原理如圖 1所示。由圖 l可以看出，試驗(yàn)時(shí)，用 2塊相同的襯墊試樣夾持住鋼絲繩，使鋼絲繩與襯墊產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量襯墊的夾緊力 Ⅳ及襯墊與鋼絲繩相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 F，計(jì)算摩擦因數(shù)

鋼絲繩與摩擦襯墊之間的接觸壓力為比壓，根據(jù)JB/T 10347-2015《式提升機(jī)摩擦襯墊》2，并結(jié)合工況實(shí)際，試驗(yàn)時(shí)襯墊與鋼絲繩之間的比壓取 2.5MPa，相對(duì)滑動(dòng)速度為1mm/s。1.3 試驗(yàn)設(shè)備及材料該試驗(yàn)所采用的摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置為 SC-V 型摩擦襯墊實(shí)驗(yàn)機(jī)。每次試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)傳感器及數(shù)據(jù)采集裝置，運(yùn)用專用軟件可以在計(jì)算機(jī)上顯示襯墊與鋼絲繩間摩擦因數(shù)曲線。硬度測(cè)量采用邵氏 D 橡膠硬度測(cè)量計(jì)。油脂潤(rùn)滑試驗(yàn)選用德國(guó)尼羅斯登公司的 N113 鋼絲繩專用油脂。摩擦襯墊為德國(guó)進(jìn)口的 K25SC，其采用橡膠、樹(shù)脂復(fù)合材料制成，其硬度在邵氏 D50-60，性能優(yōu)良，在多繩摩擦式提升機(jī)上應(yīng)用廣泛。選用6x31WS+FC 直徑 28 mm 的圓股右同向鋼絲繩，與GDM326摩擦襯墊組成對(duì)偶摩擦副。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

鋼絲繩不同含油量在不同溫度下與襯墊的摩擦因數(shù)測(cè)試值如表 l所列；變化趨勢(shì)如圖 2所示。

從表 1 和圖 2 分析得出，襯墊在同一油脂含量下，在 -10~30 ℃ 時(shí)，摩擦因數(shù)隨溫度的上升而增大，30 ℃ 時(shí)達(dá)到最大值;當(dāng)溫度超過(guò) 30 ℃ 時(shí)，摩擦因數(shù)隨溫度的上升而減小，且溫度越高摩擦因數(shù)下降越快，但下降的幅度因油脂量的不同而不同。

摩擦襯墊在同一溫度下，表面干燥時(shí)的摩擦因數(shù)要大于涂油狀態(tài)，而且鋼絲繩表面油脂量越多摩擦因數(shù)下降越快。鋼絲繩表面油脂在 0~70 g/m時(shí)，襯墊的摩擦因數(shù)變化幅度較小，當(dāng)表面油脂量增加到 200 g/m時(shí)，襯墊的擦因數(shù)變化幅度增大，鋼絲繩表面油脂量越大摩擦因數(shù)的變化幅度也越大。不同溫度下摩擦襯墊硬度測(cè)試值如表2所列。

由表2可以看出，在不同溫度下襯墊的硬度隨著環(huán)境溫度的增加而逐漸減小，但超過(guò) 30 ℃ 時(shí)逐漸趨于平穩(wěn)。通過(guò)分析可知:在襯墊溫度較低時(shí)，其硬度較高，與鋼絲繩間摩擦?xí)r犁溝效應(yīng)"降低，襯墊的摩擦因數(shù)較小;當(dāng)襯墊溫度較高時(shí)，鋼絲繩表面油脂因溫度變化，使其油脂狀態(tài)也發(fā)生變化，導(dǎo)致其黏度降低，潤(rùn)滑性能增強(qiáng)，摩擦襯墊的摩擦因數(shù)變小。

因此可認(rèn)為，當(dāng)鋼絲繩表面無(wú)油或油脂量較少時(shí)，在鋼絲繩壓力的作用下油脂被擠出，其對(duì)摩擦因數(shù)的影響較小;當(dāng)其表面油脂量增加到一定程度時(shí)，在鋼絲繩壓力作用下一部分油脂被擠出，剩余油脂在鋼絲繩與襯墊之間形成油膜，襯墊的摩擦因數(shù)下降幅度較大。

3 結(jié)語(yǔ)

襯墊摩擦因數(shù)受材料溫度、速度、表面形貌、接觸形式及載荷的影響，不同的表面狀態(tài)，對(duì)摩擦襯墊摩擦因數(shù)的測(cè)試結(jié)果影響較大。試驗(yàn)結(jié)果表明:油脂量對(duì)摩擦因數(shù)的影響較大，特別是在摩擦襯墊表面溫度較高時(shí)，其摩擦因數(shù)有明顯的下降。因此，在多繩摩擦式提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為確保提升系統(tǒng)的運(yùn)行安全，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼絲繩表面的油脂量。

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