摩擦衬垫的刚度、耐磨性和使用寿命

摩擦衬垫的刚度、耐磨性和使用寿命

(相关资料图)

多绳摩擦提升机采用弹性衬垫的目的主要有三:一是保证衬垫与钢丝绳之间有适当的摩擦系数，以保证传递一定的动力;二是为了有效地降低钢丝绳张力分配不均，三是起保护钢丝绳的作用。随着多绳摩擦提升机在我国的使用和推广，研制更多更好的高质量弹性衬垫就显得越来越重要了。

同时探索弹性衬垫在使用过程中的失效规律及力学性能也越来越多地引起使用人员的关注。对于我国目前使用的弹性衬垫，经过了多年的使用过程，已积累了相当丰富的经验。

但是对于弹性衬垫的某些性质及衡量这些性质优劣程度的指标普遍为一般工程技术人员所掌握。例如，什么叫垫衬的弹性，刚度和硬度，具体衡量这些特性的指 标 是 什么。又如，人们通常说的衬垫寿命怎样衡量，如何估计使用寿命，使用寿命与哪些 因素有关。

针对上述问题，本文就弹性衬垫的刚度耐磨性及使用寿命几个问题进行了讨 论，同时给出一些可供现场工程人员参考的 近 似 公式。最后讨论了耐磨性:和使用寿命的关系及延长衬垫寿命的措施。

针对上述问题，本文就弹性衬垫的刚度耐磨性及使用寿命几个问题进行了讨 论，同时给出一些可供现场工程人员参考的 近 似 公式。最后讨论了耐磨性:和使用寿命的关系及延长衬垫寿命的措施。

对摩擦衬垫的一般要求是:1)要有足够的摩擦系数，以使传递足够动力;

2)要有较好的耐磨性;

3具有适当的刚度

4)具有足够的压能力

以上四个方面中第一方而的内容在国内研究较多，目前已取得了丰硕的成果，其中的概念已被普遍接受和掌握。下面就耐磨 性 、刚度、使用寿命等问题进行一些讨论。

一、衬垫的径向变形与钢绳张力的关系衬垫刚度

图1所示为钢绳压在弹性衬垫上时，衬垫横截面形状。

R·一没有发生变形前衬垫上钢 绳 的缠绕半径。如果钢丝绳的张力为S，则钢绳 单位长度在衬垫上造成的正压力为。

由于这个正压力的作用，衬垫产生了径向变形△R’,同时改变了钢丝绳缠绕半 径 的 数值。钢丝绳的正压力P与衬垫径向变形AR的关系是一个复杂的三维力学问题，严格说来对于不同的材料还存在某科非线性。然而，对于工程实际来说，一方面这个问题的精确计算+分繁杂，不使于掌握和运用，另一方面据我们调查目前还没有这个必要。

因此，在满足于工程要求的前提下，可以把问题进一步简化。特别是对于实际问题在目前测试手段如此发达的情况下，可以通过实对简化计算结果进行逃一步修正，以得到工程上实用的结果。众所周知，由于衬垫是沿着卷筒周向布置的，当卷筒直径较大，衬垫厚度较小时，衬垫沿卷简周向弯曲率就很小。

这时我们可以把弹性衬热的变形问题处理为平面变形问题。山此可以沿周向取单位长度衬垫加以研究。取沿周向单位长度的弹性衬垫加 以 研 究(见图2)。衬垫沿径向高度为h;顶边 宽 为lο，位置x处的微元段衬垫的变形设为d△R’。

上式是在衬垫自由状态下求得的 变形公式，实际上，当衬垫被固定在卷筒上总是受固定块和压块的限制。由于衬垫与压块《或固定块之间的摩擦力作用，以及胡邻衬垫的影响，在相同的压力下，径向变形总要比( 4)式计算的结果小。因此我们再考虑一个摩擦力作用系数n。这样(4)式可以写为:

应该指出:在文献[1]中笼统地把系数K= K:m作为一个系数，称为形状系 数，在[ 1]中系数K也是用实验测定，而且是在提升机模型上进行的，它没有区别安装系数和真正的形状系数，在这里我们把它们区别开来。

因为实际上K是受两个因素影响的，不区别这两个系数是不科学的。另外在应用上区别形状系数和安装系数是有益的，因为这样我们可以用同一种形状的衬垫做试验、来测出不同安装夹紧力作用下的安装系数m，那么这样得 到的m对其他形状的衬垫也完全适用，不必对每一种衬垫都进行实测。

如果定义衬垫的刚度为讨垫产生单位径向变形所需要的钢丝绳张力，则用公式表达为在研究钢丝绳张力分配和衬垫磨 损问题时，利用(8)式会得出非常方便的结果，因此人们常用Gφ表示弹性衬垫的刚度，由(7)式可以看出Gφ实际上是间接地反映了 衬 垫材料受力后变形的性质。因为它们两者是成正比的。通常用Gφ表示衬垫刚度而不用Eρ，表 示的唯一理由就是它在某种计算分析中比较方便。

二、村垫的耐磨性、磨损公式

为了进一步讨论衬垫的耐磨性和使用寿命的关系，需要说明安装在卷筒上衬垫的磨损规律。目前，有人错误地认为，因为使 用寿 命长，说明衬垫具有较好的耐磨性，因此，把使用寿命与耐磨性混为一谈。例如把衬垫的耐磨性规定为可使用2~4年，而不管在怎样情况下使用，这实际上是不科学的。

使用寿命长在某种意义上说明衬垫具有较好的耐磨性，但耐磨性好的衬垫，使用时间并不一定很长。因为衬垫的使用寿命不仅仅取决于衬垫自身的耐磨性，更重要的取决于使用维护，同时还取决于用在怎样的设备上。

一般地，衬垫的使用寿命取决于下列主要

因素:

(1)使用维护情况(合理车削绳槽，合理调整钢丝绳长度，保证衬垫工作在相同的环境下)

(2设备参数

( 3)衬垫自身的耐磨性

关于摩擦磨损机理最近有了很大发展，人们根据不同摩擦副间所表现出的不同特性提出了各种假说。而我们研究钢绳与衬垫间的磨损问题。实践已证明下列原理是正确的;衬垫的磨损体积与摩擦力所做的功成正比。

ξ反映了衬垫自身的耐磨性，与使用状态无关，因而研制衬垫时，应以ξ为 耐磨性 指标，不应直接用使用寿命作为这一指标。文献[1]给出了多绳摩擦提升机缠绕半径如图3所示情况下，△R磨损变化的规律。

在一般情况下，对同一个提升设备都使用同一厂家同一批生产的衬垫，而且在维护完好的情况下，各衬垫都处于相同的环境中，这时可认为各绳槽具有相同的耐磨性系 数ξ，这样绳槽的磨损公式为(见文献[1]:

“能保证绳槽半径差越来越小，否则，△R将 越来越大。其结果导致钢绳严重的张力 分 配不均。为了使提升钢绳张力平衡，必须合理地车转过程中达到均匀磨损的目的。如果 维 护不当，可能要频繁地车槽，这样，衬垫大部分不是被磨损掉，而是被车掉，造成报废。

( 13 式是车槽时依据的准则。为使绳槽磨 合 运转( 绳槽半径差越来越小)只要使绳槽半径的偏差不超过( 13)式右端所规定的值即可，《13)式中因此对这台提升机，只要将绳槽车削到其半径差不大于毫米，便可以发生磨合运转。根据绳槽半径差可计算绳槽磨损量(见文献[1])。

三、衬垫耐磨性与使用寿命的关系

在前段中，我们已经得出，当循环次数很大时，如果维护合理，则磨损量可近似表示为。这里Nβ是对应报废时磨损深度的 循 环次数，可看作是衬垫的使用寿命。

由于I₁是设备常数，对于不同的设备，它取不同的数值，因此对于具有相同耐磨性系数ξ的衬垫,安装在不同设备上，使用寿命也是不同的，所以我们不能把使用寿命与耐磨性一概而论，必须弄清用于什么样的设备和怎样维护。

应该指出，目前我国使用的聚氨脂衬垫材料的耐磨性系数比还要小,因此，如果维护合理，使用寿命会更长。

现在现场中之所以存在衬垫使H寿命低，笔者认为主婴原 因 是维护不当。如果单单为了延长使用寿命，笔者认为目前的主要任务不是想方设法去研制新的材料，而是要加强管理，认真维护。

4.结束语

通过上述讨论和实例说明，我们从量的角度出发，再一次阐明了提升机弹性衬垫使用维护的重要性。

目前的主要任务不应该是花费精力研制更新的耐磨材料，而是在使用中加强维护和保养。

从上面的各公式可知，系数是 衡量衬垫自身材料的耐磨性的指标，Nβ是衡量使 用 寿命的指标。

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