由多繩摩擦式提升機的工作原理可知,安裝于提升機摩擦輪(主導輪)簡殼上的摩擦襯墊(以下簡稱襯墊)是摩擦式提升機用來驅(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,以提高提升機的工作能力和安全性;是充當隔離墊，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;抗化學腐蝕、抗老化能力強,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)多繩摩擦式提升機的工作特點,應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,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,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應屬正常,而室內(nèi)溫度應能控制在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,鋼絲繩要從機房通過四周開放的井塔到達井筒。對于落地式提升機,鋼絲繩則要完全暴露地通過室外才能到達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)應該在 0.20 以。(2)摩擦系數(shù)應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。當意外情況引起非正?；瑒訉е乱r墊繩槽表面溫度升高時不能熔化，且摩擦系數(shù)應保持穩(wěn)定。

除此之外,襯墊還應有足夠的強度,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。