由多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理可知,安裝于提升機(jī)摩擦輪(主導(dǎo)輪)簡殼上的摩擦襯墊(以下簡稱襯墊)是摩擦式提升機(jī)用來驅(qū)動鋼絲繩,提升載荷的一個非常重要的零件,其摩擦性能的好壞,直接影響著提升機(jī)的工作能力、工作效率和安全性等。

1.材料

      襯墊的用途主要有兩個:一是增加摩擦輪與鋼絲繩間的摩擦力,以提高提升機(jī)的工作能力和安全性;是充當(dāng)隔離墊，將筒殼和鋼絲繩隔離避免兩者直接接觸和相互摩擦,保護(hù)筒殼,延長鋼絲繩使用壽命。

從襯墊的用途可知,制作襯墊的材料應(yīng)具備兩個主要特點:一是摩擦性能要好,即與鋼絲繩對偶的摩擦系數(shù)要高而穩(wěn)定;二是不能損傷鋼絲繩,即襯墊的硬度應(yīng)低于鋼絲繩。圍繞這兩個特點,早期使用的襯墊材料大多為天然材料,如木材、皮革、橡膠以及鋁合金等隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,人們逐漸開始使用人工合成材料.如聚氯乙烯、聚氨酷橡膠以及樹脂類材料等。

按材料的化學(xué)特性可將襯墊材料分為熱熔型和非熱熔型兩類。聚氯乙烯、聚氨酷等屬于熱熔型材料。聚氨酷因其類型、組分不同而有許多種,性能上也有一定差異,用來制作襯墊的是聚酷型聚氨醋,其最大特點是韌性好、耐磨。但聚氨酷材料有其無法克服的弱點,如熔點低，一般只有 100 多度,意外情況下,難以保證襯墊的摩擦性能;尤其是熱傳導(dǎo)能力非常差(被用作冰箱保溫材料足以證明),易使摩擦熱聚集及局部溫度升高而影響摩擦系數(shù);橫向鋼性差,受力后變形大,易發(fā)生疲勞斷裂;忌紫外線照射,老化周期短以及切削性能差等

非熱熔型材料是指受熱直到燃燒不會熔化的材料。與熱熔型材料相比,非熱熔型材料具有許多優(yōu)點,如受熱不熔化,意外情況下能夠保證襯墊的摩擦性能;摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定,受溫度影響小;硬度高,橫向鋼性好,受力后變形小,不易發(fā)生疲勞斷裂;抗化學(xué)腐蝕、抗老化能力強(qiáng),壽命長以及切削性能好等。國內(nèi)使用較多的樹脂類襯墊就是非熱熔型材料,其摩擦性能優(yōu)異。

根據(jù)多繩摩擦式提升機(jī)的工作特點,應(yīng)該說非熱熔型材料更適合于用作襯墊材料。

2、襯墊的工作條件

襯墊的工作條件主要包括表面狀態(tài)、載荷壓力、鋼絲繩蠕動速度和環(huán)境溫度等 4個方面,也是影響襯墊摩擦系數(shù)的4個主要因素。

2.1 表面狀態(tài)

襯墊工作時,由于受使用現(xiàn)場諸多因素的影響其繩槽表面會有不同的狀態(tài),如干燥、淋水或有油脂但往往不是單純的一種,而是幾種狀態(tài)揉合在一起，如油脂加淋水,而且還受到礦粉的污染,尤其是有油脂狀態(tài),礦粉被油脂粘住而附著在鋼絲繩上,并參與摩擦面的工作。地下水是造成淋水的直接原因,而油脂則是鋼絲繩的防腐劑,是襯墊與鋼絲繩接觸時從鋼絲繩上粘過來的。我國多數(shù)情況下,襯墊是在有鋼絲繩防腐脂并且淋水的情況下工作的,這種狀態(tài)是所有表面狀態(tài)中最惡劣的,對襯墊摩擦系數(shù)的不利影響最大。當(dāng)然,這里所說的油脂并不是普通的防腐脂,而是摩擦提升專用的鋼絲繩防腐脂 ,簡稱摩擦脂。

試驗表明，一般情況下襯墊在不同表面狀態(tài)下的摩擦系數(shù)是不同的,而涂脂狀態(tài)下的摩擦系數(shù)最低因此,襯墊的摩擦性能是與表面狀態(tài)密不可分的。通常所說的襯墊摩擦系數(shù),在沒有特別指明的情況下應(yīng)該是指涂脂狀態(tài)下的摩擦系數(shù)。

2.2 載荷壓力

襯墊工作時受到來自鋼絲繩的壓力,此壓力因襯墊所處位置不同而有較大差別。通常所說的壓力(或比壓)指平均壓力,是按照繩槽的投影面積計算而來的,計算公式為

式中:N 為襯墊所受壓力的平均值;Ti為重載側(cè)鋼絲繩張力;T2為輕載側(cè)鋼絲繩張力;D為摩擦輪直徑;d 為鋼絲繩直徑。

根據(jù)計算,不同規(guī)格、型號的提升機(jī),其襯墊所受到的壓力是不同的,但平均壓力一般在 2.0MPa 左右,最大值低于 3.0MPa。

2.3 鋼絲繩的蠕動速度

正常工作時，襯墊與鋼絲繩間是不容許有相對滑動的,如果出現(xiàn)滑動,則被認(rèn)為是摩擦副失效,容易帶來事故隱患。但由于鋼絲繩是彈性體,根據(jù)彈性體傳動理論,鋼絲繩會在襯墊上產(chǎn)生彈性滑動即蠕動。由于受鋼絲繩彈性差異、張力差的不同和運行速度不同等的影響,不同規(guī)格的提升機(jī),鋼絲繩的蠕動速度是不同的。蠕動速度的計算公式為

式中:V為鋼絲繩蠕動速度AT為摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩張力差;V。為提升機(jī)運行時鋼絲繩的線速度;E 為鋼絲繩的拉伸彈性模量;A 為鋼絲繩的有效橫截面積。研究表明,鋼絲繩的蠕動速度對襯墊的摩擦性能有一定的影響,單純從速度影響角度講,蠕動速度增大會使襯墊的摩擦系數(shù)適當(dāng)提高,但磨損會增大。

2.4 環(huán)境溫度

我國幅員遼闊,冬夏兩季室外氣溫從- 30~+40C應(yīng)屬正常,而室內(nèi)溫度應(yīng)能控制在0~30C范圍內(nèi)。襯墊的工作環(huán)境一般都在室內(nèi),而與之密切聯(lián)系的鋼絲繩則不同。對于塔式提升機(jī),鋼絲繩要從機(jī)房通過四周開放的井塔到達(dá)井筒。對于落地式提升機(jī),鋼絲繩則要完全暴露地通過室外才能到達(dá)井筒鋼絲繩會受到日曬雨淋。相比之下,鋼絲繩的工作環(huán)境要惡劣得多,但因襯墊始終與鋼絲繩接觸,其摩擦性能在一定程度上會受到鋼絲繩溫度的影響,尤其是當(dāng)鋼絲繩表面有油脂時,影響程度要大些。

3、襯墊的性能要求

襯墊的用途十分清楚的表明,摩擦系數(shù)是襯墊最重要的一項性能參數(shù)。從使用角度考慮,襯墊應(yīng)具備

以下3 個主要性能:(1)摩擦系數(shù)要高。根據(jù)目前國內(nèi)襯墊制造業(yè)的水平,許多摩擦系數(shù)應(yīng)該在 0.20 以。(2)摩擦系數(shù)應(yīng)具有隨鋼絲繩蠕動速度的提高呈上升趨勢的特點,以保證意外情況引起非正常滑動時滑動速度收斂。

(3)熱穩(wěn)定性好。當(dāng)意外情況引起非正常滑動導(dǎo)致襯墊繩槽表面溫度升高時不能熔化，且摩擦系數(shù)應(yīng)保持穩(wěn)定。

除此之外,襯墊還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,內(nèi)部組織均勻,不能有缺陷,耐油耐水,長期接觸油脂和水性能保持穩(wěn)定,不損傷鋼絲繩,不含污染環(huán)境、有害人身健康的物質(zhì)以及切削性能好等。