干式制動條件下帶式輸送機摩擦片摩擦行為學的研究

姚艷花

(陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司一礦職教中心，山西 陽泉 045008)

1 理論基礎

帶式輸送機摩擦片的摩擦特性在一定程度上受制于摩擦片的摩擦因數(shù)。經(jīng)研究可知，影響帶式輸送機摩擦片摩擦因數(shù)的因素主要包括有：摩擦片的材質(zhì)、輸送帶的載荷、摩擦片的粗糙度、溫度等。目前，僅對摩擦片材質(zhì)、粗糙度以及溫度對摩擦片摩擦特性的影響進行了研究，對制動速度、制動正壓力對摩擦片摩擦特性影響的研究較少。

此外，帶式輸送機在實際運行過程中，不同工況下的制動情況時制動速度、制動壓力參數(shù)不盡相同。因此，通過掌握制動速度、制動壓力對摩擦片制動性能的影響，對優(yōu)化制動器的機械結(jié)構(gòu)具有指導意義。本文將通過試驗研究不同制動速度、制動正壓力下摩擦片的摩擦性能。

2 帶式輸送機摩擦性能試驗

2.1 試驗材料

2.1.1 摩擦副的建立

為了準確得到摩擦片的摩擦性能，本文以帶式輸送機制動器為研究載體，在此基礎上建立制動輪與制動器的摩擦副。其中，制動輪的材質(zhì)為45號鋼，制動器的類型為鼓式制動器。

2.1.2 摩擦片的制備

本文對兩種不同材質(zhì)摩擦片的摩擦學進行研究。摩擦片樣品成分如表1所示。

表1 樣品成分

2.2 試驗流程

試驗主要分為兩部分：其一為分析摩擦片在不同制動速度、制動正壓力下摩擦片的磨損行為(磨損率)。制動正壓力選取為20N、30N、40N、50N；制動速度選取為350r/min、500r/min、650r/min、800r/min；其二為分析分析不同制動時間下摩擦片的摩擦因數(shù)。此時，取制動正壓力為30N、制動速度為500r/min，制動時間分別為1min、2min、3min、4min以及5min。

磨損率的計算公式如式(1)所示：

A=Δw(/ρsp)

(1)

式中：A為摩擦片的磨損率；Δw為樣品磨損后所減少的質(zhì)量；ρ為樣品的密度，s為樣品的摩擦路程；p為樣品的制動正壓力。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 磨損率分析

不同的制動通過試驗對磨損率的研究可推算出摩擦片的壽命，因此可通過摩擦片的磨損率評價其制動性能。不同制動正壓力下樣品的磨損率的變化情況如圖1所示。

圖1 不同制動正壓力下摩擦片的磨損率

如圖1所示，樣品1的磨損率隨著制動壓力的增加而上升，且當制動壓力大于40N時樣品1的磨損率急劇上升；樣品2磨損率的變化趨勢相對平穩(wěn)?？傮w上來講，同等條件下樣品2的磨損率高于樣品1。導致上述現(xiàn)象的原因為：當制動正壓力大于45N時在樣品1表面會出現(xiàn)第三體物質(zhì)，隨著制動正壓力的繼續(xù)增大第三體物質(zhì)脫落，使得摩擦面積增大，從而加劇了對樣品的磨損。

隨著制動速度的增加，樣品1和樣品2的磨損率均在減小。其中，樣品2磨損率的變化趨勢相對平穩(wěn)；當制動速度大于650r/min時，樣品1的磨損率急劇下降?？傮w而言，樣品1的磨損率始終小于樣品2。經(jīng)研究可知，隨著制動速度的增加使得樣品表面溫度升高，進而使得樣品表面各配料更加緊密，強度更大；且樣品1的緊密程度遠大于樣品2。因此，隨著制動速度的增加其磨損率均降低，且樣品1的磨損率均小于樣品2。

綜上所述，當制動正壓力小于45N時，樣品1的磨損率明顯小于樣品2的磨損率。即說明，當制動正壓力小于45N時，樣品1的磨損特性優(yōu)于樣品2的磨損特性。

3.2 摩擦特性研究

樣品1隨著制動時間的增加，其摩擦因數(shù)幾乎不變；而樣品2隨著制動時間的增加，其摩擦因數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢。

隨著制動壓力的增加兩種樣品的摩擦因數(shù)均在減小，而且隨著制動正壓力的增加兩種樣品摩擦因數(shù)的差值不斷減小。

隨著制動速度的增加兩種樣品的摩擦因數(shù)均在減小，而且當制動速度大于650r/min時樣品1的摩擦因素急劇降低，制動速度小于650r/min時其摩擦因數(shù)相對穩(wěn)定。

綜上所述，制動速度對樣品摩擦因數(shù)的影響明顯大于制動正壓力和制動時間對摩擦因數(shù)的影響。

4 結(jié)論

帶式輸送機作為綜采工作面的關(guān)鍵運輸設備，其運行可靠性和安全性直接決定綜采工作面的產(chǎn)煤效率。帶式輸送機制動性能是影響其可靠性的關(guān)鍵，經(jīng)對帶式輸送機制動系統(tǒng)摩擦片摩擦學的分析可知：

1)摩擦片摩擦因數(shù)隨著制動正壓力和制動速度的增加而減小，且制動速度對摩擦片摩擦因數(shù)的影響大于制動正壓力對摩擦片摩擦因數(shù)的影響。摩擦片磨損率隨著制動正壓力的增加而增大，隨著制動速度的增大而減小。

2)基于桐油改性酚醛樹脂制得摩擦片的摩擦因數(shù)與基于腰果殼油改性酚醛樹脂的摩擦因數(shù)相差不大；基于桐油改性酚醛樹脂所得的摩擦片的磨損率小于基于腰果殼油改性酚醛樹脂的磨損率。