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矿井摩擦提升机依靠提升钢丝绳与摩擦衬垫间摩擦力传递动力,其传动原理可用著名的欧拉公式来表示当钢丝绳与摩擦树垫问不发生相对滑动,当钢丝绳与摩摞衬垫间处于相对滑动的临界状况钢丝绳与摩擦衬垫间将发生相对滑动,特别是在紧急制动和卡罐情况下.存在这种“滑绳”的危险性,一旦发生恶性”滑绳”事故(国内外均有发生》将造成重大经济损失,甚至还危及矿工生命安全,要保证不发生恶性”滑绳”事故,则应取防滑安全系数由以上分析可知,摩擦系数是保证摩擦提升机安全、可靠运行的最关键因素之一。
研究表明'I:钢丝绳与摩擦衬垫间受多种因素影响,变化十分复杂,它主要取决于提升工况《提升、下放、加速、减速、等速、装载和卸载等),提升钢丝绳张力不平衡状况、提升负荷的大小、提升机结构尺寸、摩擦衬垫材料性质、提升钢丝绳材料特性及结构、防腐增摩剂性质、座擦衬垫与钢丝绳间的温度(环境温度及摩擦温度)、比压、滑速《蠕动及滑动速度)、表面状况及环境气氛等多种因素的单独作用和交互作用等,其中摩擦衬垫与钢丝绳间的温度T对摩擦系数从的影响非常显善,上述恶性“滑绳”事故在本质上都是由于滑动产生的摩擦热向摩擦衬垫内部扩散,使其温度升高,衬垫摩擦系数下降和衬垫磨损加剧,进而使摩擦发生热衰退现象,导致树垫完全失效所致。
摩擦系数的温度特性·主要取决于摩擦衬垫材料的热物性能。本文针对上述情况,对率擦衬垫材料的导热系数、摩擦热在衬垫中的传递规律及传递的高温磨损进行了试验研究,以期为解决摩擦提升“滑绳”事故、研制新型摩擦衬垫提供依据和有效途径。
1.传递材料热物性能测试
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滑绳”产生的摩擦热在衬垫中的传递规律,主奖取决于衬垫材料的导热系数这个关键因素,为此笔者对我国广泛使用的 PVC 摩擦衬垫材料的热物性能进行了测试。测试仪器为 DRP-1型导热仪该仪器专门用于测试非金属材料的导热系数。特制的试件尺寸、直径 0-0.2m,厚度H0.015m 的圆盘两块,试件生产厂家为河南省三门峡市塑料制品厂测试结果,平均容重0=316.8kg/,导热系数见附表。由附表可知;PVC 塑料衬垫同绝热体材料,其导热系数随温度上升而路微增加,导热系数试验回归方程为:-0.000 552T+0.130 6式中 T--衬垫温度,C。
2.摩擦热在衬垫中传递规律试验
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研究“滑绳”过程中率擦热在衬垫中传递规律试验,即指测试摩擦过程中衬垫摩擦表面、衬垫内部的温升规律和温度梯度变化规律及对衬垫摩擦系数的影响,试验研究在模拟提升机上进行,图1为模拟提升机工作原理图。试验条件:摩擦轮直径D一480mm,钢丝绳直径 d=5.1mm,619 股干净钢丝绳,摩擦衬垫材料为 PVC塑料,衬垫比压范围 P一60~120kPa,温度范围T=10-110C滑动速度V=40~300mm/s。测试方法:用拉力传感器测摩擦轮。
两侧钢丝绳张力;用半导体温度传感器放在摩擦轮奔离侧衬垫绳槽摩擦表面测取衬垫摩擦表面温度,在衬垫绳槽背面钻一小孔,将半导体温度传感器。
侧绳槽表面温度与衬垫内点温度之差逐渐增大。在整个滑动过程中,衬垫摩擦表面温度从 20 C升至100.6C,内点温度由20 C升至84.3C最大温差达16.3C。由图 1b可知:当两内点温度从 20 C分别升至65C和35C时,两点间最大温度梯度达17600C/m,摩擦系数由0.442 降至01512。上述试验结果表明:当PVC塑料摩擦衬垫与提升钢丝绳发生滑动摩擦时,摩擦热流不易在衬垫内部扩散、大量聚集在摩擦表面附近,使摩擦表面温度急剧上升,导致衬垫摩擦系数大幅度下降和严重磨损。
3.衬垫高温磨损现象
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由笔者大量试验表明:当衬垫摩擦温度附近达90 C以上时,衬垫将产生形如茶叶或创花状的损物;当温度大于120C时,将产生形如皮带状的磨损物;当温度继续升高时,垫摩擦表面甚至完全熔化,当发生恶性“滑绳”事故时,必然产生这种高温磨损现象。
4.结论
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提升机摩擦衬垫属于绝热体材料,其导热系数随温度上升略有增大。当发生恶性“滑绳”事故时,摩擦热流不易在衬垫内部扩散,将导致摩擦衬垫发生热衰退现象。一般当衬垫摩擦表面附近温度达 90 C以上时,衬垫将产生形如创花状的磨损物,当温度大于120C时,将产生形如皮带状的磨损物,当温度继续升高时,衬垫摩擦将因发生热衰退现象而失效。以上研究结果可为解决摩擦提升“滑绳”事故及研制新型摩擦衬垫提供依据和有效途径。
内部温度《如图 2所示):用测速电机测试相对滑速相对滑速由可控硅调速度装置控制;用XY函数记录仪记录被测信号。试验测试曲线如图 3所示。
END
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