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鋼絲繩表面油脂量對摩擦襯墊摩擦因數影響的試驗研究
發(fā)布時間：
2023-12-25
來源：
多繩摩擦式提升機是煤礦礦井提升的主要設備，鋼絲繩是其重要零部件，屬易耗品，受工況環(huán)境的影響,需要經常更換Ⅱ。為降低工況環(huán)境對鋼絲繩的影響，鋼絲繩一般采用含油繩芯,且在生產過程中也會 應用大量的油脂。油脂在鋼絲繩的使用過程中起防腐作用，同時，也因油脂的影響，摩擦襯墊摩擦因數出現不穩(wěn)定性。保證襯墊摩擦因數的穩(wěn)定性是確保礦井提升系統(tǒng)安全的關鍵因素，認識并掌握鋼絲繩油脂在不同環(huán)境下對襯墊摩擦因數的影響是礦井提升安全的重要課題。
1 試驗部分
1．1 試驗方案
多繩摩擦式提升機分為井塔式和落地式。井塔式提升機鋼絲繩在井筒內部受環(huán)境溫度影響較小，一般在 0～40℃之間；落地式提升機因井塔架露天，部分鋼絲繩在室外，一般環(huán)境溫度在 ．20—60℃之問。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其進行冷凍或加熱。該試驗以 -10℃為起始溫度，當襯墊達到測試溫度后開始測試，測試溫度問隔為 l0℃，分別測試鋼絲繩與襯墊之間滑動時摩擦因數和襯墊硬度。試驗狀態(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 測試方法及原理
實際工況條件下，鋼絲繩與襯墊之間為弧形接觸，為了便于進行試驗模擬 ，采用平面法進行測試，工作原理如圖 1所示。由圖 l可以看出，試驗時，用 2塊相同的襯墊試樣夾持住鋼絲繩，使鋼絲繩與襯墊產生相對運動，通過測量襯墊的夾緊力 Ⅳ及襯墊與鋼絲繩相對運動時產生的摩擦力 F，計算摩擦因數
鋼絲繩與摩擦襯墊之間的接觸壓力為比壓，根據JB/T 10347-2015《式提升機摩擦襯墊》2，并結合工況實際，試驗時襯墊與鋼絲繩之間的比壓取 2.5MPa，相對滑動速度為1mm/s。1.3 試驗設備及材料該試驗所采用的摩擦因數實驗裝置為 SC-V 型摩擦襯墊實驗機。每次試驗時，通過系統(tǒng)傳感器及數據采集裝置，運用專用軟件可以在計算機上顯示襯墊與鋼絲繩間摩擦因數曲線。硬度測量采用邵氏 D 橡膠硬度測量計。油脂潤滑試驗選用德國尼羅斯登公司的 N113 鋼絲繩專用油脂。摩擦襯墊為德國進口的 K25SC，其采用橡膠、樹脂復合材料制成，其硬度在邵氏 D50-60，性能優(yōu)良，在多繩摩擦式提升機上應用廣泛。選用6x31WS+FC 直徑 28 mm 的圓股右同向鋼絲繩，與GDM326摩擦襯墊組成對偶摩擦副。
2 試驗結果及分析
鋼絲繩不同含油量在不同溫度下與襯墊的摩擦因數測試值如表 l所列；變化趨勢如圖 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，摩擦因數隨溫度的上升而增大，30 ℃ 時達到最大值;當溫度超過 30 ℃ 時，摩擦因數隨溫度的上升而減小，且溫度越高摩擦因數下降越快，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，表面干燥時的摩擦因數要大于涂油狀態(tài)，而且鋼絲繩表面油脂量越多摩擦因數下降越快。鋼絲繩表面油脂在 0~70 g/m時，襯墊的摩擦因數變化幅度較小，當表面油脂量增加到 200 g/m時，襯墊的擦因數變化幅度增大，鋼絲繩表面油脂量越大摩擦因數的變化幅度也越大。不同溫度下摩擦襯墊硬度測試值如表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 30 ℃ 時逐漸趨于平穩(wěn)。通過分析可知:在襯墊溫度較低時，其硬度較高，與鋼絲繩間摩擦時犁溝效應"降低，襯墊的摩擦因數較小;當襯墊溫度較高時，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，導致其黏度降低，潤滑性能增強，摩擦襯墊的摩擦因數變小。
因此可認為，當鋼絲繩表面無油或油脂量較少時，在鋼絲繩壓力的作用下油脂被擠出，其對摩擦因數的影響較小;當其表面油脂量增加到一定程度時，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，襯墊的摩擦因數下降幅度較大。
3 結語
襯墊摩擦因數受材料溫度、速度、表面形貌、接觸形式及載荷的影響，不同的表面狀態(tài)，對摩擦襯墊摩擦因數的測試結果影響較大。試驗結果表明:油脂量對摩擦因數的影響較大，特別是在摩擦襯墊表面溫度較高時，其摩擦因數有明顯的下降。因此，在多繩摩擦式提升機實際運行過程中，為確保提升系統(tǒng)的運行安全，應嚴格控制鋼絲繩表面的油脂量。
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