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衬垫与钢丝绳的摩擦性能模拟试验

      根据斗式提升机正常提升工况,在试验台上让衬垫材料在低速、重载、干磨擦条件下进行模拟摩擦试验,以摩擦系数和摩损率作为评价指标,分析衬垫在正常工况下的磨损情况。利用扫描电镜及X射线能谱仪分析材料的磨损形貌和化学结构。
1 .试验条件
       试验台由斗式提升机工作机构、动力装置、衬垫加载测试装置、传动装置及数据采集系统五大部分组成,如图1所示。    在试验台上,钢丝绳与衬垫间的相对滑动速度取0. 5,1,2,3 m/s,用计数器统计钢丝绳往复运动次数,折算成钢丝绳磨损行程,试验行程为100 m ,试验压力分别取1,2,3 MPa,斗式提升机钢丝绳的张紧力为3kN,两根钢丝绳中一根表面涂戈培油,另一根表面及绳芯都没有涂油,称量磨损量用FA2104电子天平,精度为0. 000 1 g。试验选用的摩擦衬垫为GM-3型,钢丝绳为同向捻6 x 37FC三角股钢丝绳。
2.试验原理
      (1)试验主要测试摩擦因数和磨损率指标,利用扫描电镜和X射线能谱仪分析材料的磨损形貌。摩擦因数是在斗式提升机试验台的加载测试部分采用两块相同的衬垫试块将钢丝绳夹紧。当钢丝绳与衬垫产生相对运动时,测量衬垫上的正压力N和衬垫与钢丝绳之间的摩擦力F,通过式}.}, = Fl2N计算得到。
      (2)磨损率采用电子天平测量衬垫摩损前后试块的质量△m,测试材料的密度P,斗式提升机钢丝绳与衬垫之间的载荷N,滑动速度:和试验时间t等试验参数,通过公式} =Om巾Nvt计算得到。
3.结果分析与讨论
       由摩擦性能试验发现,斗式提升机衬垫在干摩擦条件下,钢丝绳与材料表面局部接触点受到较大的应力而发生塑性变形,分子间发生豁着作用。在相对运动过程中,材料表面发生硬化、疲劳,形成游离态的磨屑脱落。同时受钢丝绳表面的微凸体作用产生微观切削,造成表面纤维的断裂。结果分析如下:
     (1)不同比压下衬垫的摩擦系数随速度的增大而呈下降趋势。摩擦系数在低速0. 5 m/s时,均大于0. 25,从速度1 m/s开始均发生衰减,并逐渐增大,在2 m/s时衰减程度较大,当速度增大到3 m/s时,衰减趋势减缓。
     (2)衬垫磨损率同速度和比压有关,随着速度和比压的增大均呈上升趋势。比压的变化相对于速度对磨损率影响更为显著。低比压时,磨损率在整个速度变化范围内上升均匀而缓慢,当比压增大到2一3 MPa、速度在3 m/s时,材料耐磨性急剧恶化。
     (3)钢丝绳与衬垫只是部分区域的线接触,发生相对运动时,二者绳股及股丝分别绕各自捻制轴线进行螺旋运动。
     (4)不同比压和速度下的衬垫磨损(见图2},随着速度的增大,引起摩擦温升的加剧,斗式提升机衬垫表面钢丝绳的挤压凹痕随着载荷的增大而扩大,并出现由于过热而导致的表层材料剥落;速度的影响使表面材料破坏范围扩大,而载荷对衬垫磨损形貌的影响更为显著。
     (5)斗式提升机衬垫微观磨损形貌如图3所示。图3表明衬垫表层材料的破坏随着压力的增大由低压下的机械作用力损伤转变为热作用下的材料分解;

     (6)表明摩擦温升随着速度的增大使衬垫材料基体结合强度下降,导致热分解的发生和宏观尺度的材料破坏。

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点击次数:  更新时间:2015-01-07 16:38:05  【打印此页】  【关闭