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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，受工況環境的影響,需要經常更換Ⅱ。為降低工況環境對鋼絲繩的影響，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定性。保證襯墊摩擦因數的穩定性是確保礦井提升系統安全的關鍵因素，認識并掌握鋼絲繩油脂在不同環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，一般環境溫度在 ．20—60℃之問。為了模擬不同的環境溫度 ，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，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境溫度的增加而逐漸減小，但超過 30 ℃ 時逐漸趨于平穩。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，使其油脂狀態也發生變化，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，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，為確保提升系統的運行安全，應嚴格控制鋼絲繩表面的油脂量。
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