【摩擦衬垫厂家】摩擦衬垫在多绳摩擦式提升机中的作用

1　衬垫材料

衬垫的用途主要有两个:一是增加摩擦轮与钢丝绳间的摩擦力 ,以提高提升机的工作能力和安全性;二是充当隔离垫 ,将筒壳和钢丝绳隔离 ,避免两者直接接触和相互摩擦 ,保护筒壳 ,延长钢丝绳使用寿命。

从衬垫的用途可知 ,制作衬垫的材料应具备两个主要特点:一是摩擦性能要好 ,即与钢丝绳对偶的摩擦系数要高而稳定 ;二是不能损伤钢丝绳 ,即衬垫的硬度应低于钢丝绳。围绕这两个特点 ,早期使用的衬垫材料大多为天然材料 ,如木材、皮革、橡胶以及铝合金等。随着化学工业的发展 ,人们逐渐开始使用人工合成材料 ,如聚氯乙烯、聚氨酯橡胶以及树脂类材料等。

按材料的化学特性可将衬垫材料分为热熔型和非热熔型两类。聚氯乙烯、聚氨酯等属于热熔型材料。聚氨酯因其类型、组分不同而有许多种 ,性能上也有一定差异 ,用来制作衬垫的是聚酯型聚氨酯 ,其最大特点是韧性好、耐磨。但聚氨酯材料有其无法克服的弱点 ,如熔点低 ,一般只有 100 多度 ,意外情况下 ,难以保证衬垫的摩擦性能 ;尤其是热传导能力非常差(被用作冰箱保温材料足以证明) ,易使摩擦热聚集及局部温度升高而影响摩擦系数 ;横向钢性差 ,受力后变形大 ,易发生疲劳断裂 ;忌紫外线照射 ,老化周期短以及切削性能差等。

非热熔型材料是指受热直到燃烧不会熔化的材料。与热熔型材料相比 ,非热熔型材料具有许多优点 ,如受热不熔化 ,意外情况下能够保证衬垫的摩擦性能 ;摩擦系数高而稳定 ,受温度影响小 ;硬度高 ,横向钢性好 ,受力后变形小 ,不易发生疲劳断裂 ;抗化学腐蚀、抗老化能力强 ,寿命长以及切削性能好等。国内使用较多的树脂类衬垫就是非热熔型材料 ,其摩擦性能优异。

根据多绳摩擦式提升机的工作特点 ,应该说非热熔型材料更适合于用作衬垫材料。

2　衬垫的工作条件

衬垫的工作条件主要包括表面状态、载荷压力、钢丝绳蠕动速度和环境温度等 4 个方面 ,也是影响衬垫摩擦系数的 4 个主要因素。

2. 1 、表面状态

衬垫工作时 ,由于受使用现场诸多因素的影响 , 其绳槽表面会有不同的状态 ,如干燥、淋水或有油脂 , 但往往不是单纯的一种 ,而是几种状态揉合在一起 , 如油脂加淋水 ,而且还受到矿粉的污染 ,尤其是有油脂状态 ,矿粉被油脂粘住而附着在钢丝绳上 ,并参与摩擦面的工作。地下水是造成淋水的直接原因 ,而油脂则是钢丝绳的防腐剂 ,是衬垫与钢丝绳接触时从钢丝绳上粘过来的。我国多数情况下 ,衬垫是在有钢丝绳防腐脂并且淋水的情况下工作的 ,这种状态是所有表面状态中最恶劣的 ,对衬垫摩擦系数的不利影响最大。当然 ,这里所说的油脂并不是普通的防腐脂 ,而是摩擦提升专用的钢丝绳防腐脂 ,简称摩擦脂。

试验表明 ,一般情况下衬垫在不同表面状态下的摩擦系数是不同的 ,而涂脂状态下的摩擦系数最低 , 因此 ,衬垫的摩擦性能是与表面状态密不可分的。通常所说的衬垫摩擦系数 ,在没有特别指明的情况下 , 应该是指涂脂状态下的摩擦系数。

2. 2 　载荷压力

衬垫工作时受到来自钢丝绳的压力 ,此压力因衬垫所处位置不同而有较大差别。通常所说的压力(或比压) 指平均压力 ,是按照绳槽的投影面积计算而来的 ,计算公式为

N = T1 + T2 (1)

Dd

式中 : N 为衬垫所受压力的平均值 ; T1 为重载侧钢丝绳张力 ; T2 为轻载侧钢丝绳张力 ;D 为摩擦轮直径 ;d 为钢丝绳直径。

根据计算 ,不同规格、型号的提升机 ,其衬垫所受到的压力是不同的 ,但平均压力一般在 2. 0 MPa 左右 ,最大值低于 3. 0 MPa。

2. 3 　钢丝绳的蠕动速度

正常工作时 ,衬垫与钢丝绳间是不容许有相对滑动的 ,如果出现滑动 ,则被认为是摩擦副失效 ,容易带来事故隐患。但由于钢丝绳是弹性体 ,根据弹性体传动理论 ,钢丝绳会在衬垫上产生弹性滑动即蠕动。由于受钢丝绳弹性差异、张力差的不同和运行速度不同等的影响 ,不同规格的提升机 ,钢丝绳的蠕动速度是不同的。蠕动速度的计算公式为

Δ TV0

V = (2)

EA

式中:V 为钢丝绳蠕动速度;Δ T 为摩擦轮两侧钢丝绳张力差;V0 为提升机运行时钢丝绳的线速度;E 为钢丝绳的拉伸弹性模量;A 为钢丝绳的有效横截面积。

研究表明 ,钢丝绳的蠕动速度对衬垫的摩擦性能有一定的影响 ,单纯从速度影响角度讲 ,蠕动速度增大会使衬垫的摩擦系数适当提高 ,但磨损会增大。

2. 4 　环境温度

我国幅员辽阔 ,冬夏两季室外气温从 - 30～ +40 ℃ 应属正常 ,而室内温度应能控制在 0～30 ℃范围内。

衬垫的工作环境一般都在室内 ,而与之密切联系的钢丝绳则不同。对于塔式提升机 ,钢丝绳要从机房通过四周开放的井塔到达井筒。对于落地式提升机 ,钢丝绳则要完全暴露地通过室外才能到达井筒 , 钢丝绳会受到日晒雨淋。相比之下 ,钢丝绳的工作环境要恶劣得多 ,但因衬垫始终与钢丝绳接触 ,其摩擦性能在一定程度上会受到钢丝绳温度的影响 ,尤其是当钢丝绳表面有油脂时 ,影响程度要大些。

3　衬垫的性能要求

衬垫的用途十分清楚表明 ,摩擦系数是衬垫最重要的一项性能参数。从使用角度考虑 ,衬垫应具备以下 3 个主要性能 :

⑴摩擦系数要高。根据目前国内衬垫制造业的水平 ,许多摩擦系数应该在 0. 20 以上。

⑵摩擦系数应具有随钢丝绳蠕动速度的提高呈上升趋势的特点 ,以保证意外情况引起非正常滑动时滑动速度收敛。

⑶热稳定性好。当意外情况引起非正常滑动 , 导致衬垫绳槽表面温度升高时不能熔化 ,且摩擦系数应保持稳定。

除此之外 ,衬垫还应有足够的强度 ,内部组织均匀 ,不能有缺陷 ,耐油、耐水 ,长期接触油脂和水性能保持稳定 ,不损伤钢丝绳 ,不含污染环境、有害人身健康的物质以及切削性能好等。