本文關(guān)鍵詞：摩擦襯墊微觀接觸與動(dòng)態(tài)滑動(dòng)摩擦的原位實(shí)時(shí)觀測研究

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【摘要】：摩擦襯墊作為摩擦式提升機(jī)的關(guān)鍵部件,提升機(jī)主要依靠摩擦輪上的摩擦襯墊來承受鋼絲繩及繩端載荷,并依靠其與鋼絲繩之間的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng),其摩擦性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到提升機(jī)的工作能力、提升效率和安全可靠性。本研究基于“白箱”的方法,利用VW9000高速攝像系統(tǒng)開展襯墊材料往復(fù)滑動(dòng)摩擦實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測試驗(yàn),觀測摩擦界面在摩擦損傷過程中各微觀現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程,研究摩擦襯墊的微觀接觸特性,認(rèn)識(shí)微觀磨損機(jī)理,進(jìn)而為研究摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦機(jī)理提供基礎(chǔ)依據(jù)。本文以目前國內(nèi)摩擦式提升機(jī)廣泛采用的K25、G30和GM-3摩擦襯墊為研究對(duì)象,開展襯墊材料在不同比壓、滑動(dòng)速度、潤滑條件下的往復(fù)滑動(dòng)摩擦過程的實(shí)時(shí)觀測,從接觸特性,摩擦過程中的原位界面形貌,結(jié)合摩擦系數(shù)與掃描電鏡分析襯墊的微觀摩擦機(jī)理,獲得了以下主要結(jié)論:1、摩擦襯墊為粘彈性材料,表面微凸體受力會(huì)產(chǎn)生趨于硬質(zhì)對(duì)磨副形狀的變形,襯墊所受比壓增加,變形量增加,實(shí)際接觸面積增加。隨著滑動(dòng)速度的增加,襯墊實(shí)際接觸面積先增大后減小,速度為1mm/s時(shí),襯墊初期與后期單個(gè)周期內(nèi)的實(shí)際接觸面積變化規(guī)律相同;當(dāng)滑動(dòng)速度達(dá)到5mm/s后,中后期會(huì)出現(xiàn)粘滑波動(dòng)現(xiàn)象,實(shí)際接觸面積呈現(xiàn)不規(guī)則的鋸齒狀波動(dòng),滑動(dòng)速度越大波動(dòng)幅值越大,并伴隨著摩擦噪聲。2、摩擦襯墊材料的滑動(dòng)摩擦過程可分為三個(gè)階段:一、粘著階段,滑動(dòng)剛開始時(shí),摩擦副間因粘著作用無相對(duì)位移,襯墊材料表層所有接觸區(qū)域的分子鏈沿滑動(dòng)方向拉伸變形;二、粘著滑動(dòng)轉(zhuǎn)換階段,滑動(dòng)方向后方的邊緣部分開始出現(xiàn)相對(duì)滑移,并且逐漸向中心部分?jǐn)U散,中心部分仍處于粘著狀態(tài),分子鏈繼續(xù)拉伸變形;三、完全滑移階段,所有接觸部分不再產(chǎn)生粘著偏移,滑動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定階段,粘著位移中心區(qū)域大于邊緣區(qū)域。3、GM-3摩擦襯墊的摩擦系數(shù)隨著比壓的增加先增加后減小。G30與K25襯墊摩擦系數(shù)隨著比壓的增加而略微減小。三種襯墊的摩擦系數(shù)均隨滑動(dòng)速度的增加,先增加后減小,粘滑波動(dòng)會(huì)降低摩擦系數(shù)。4、GM-3襯墊表面最容易因摩擦熱產(chǎn)生融化,相同條件下GM-3襯墊磨屑脫落的最多,磨損最嚴(yán)重。G30熱分解溫度最高,熱抵抗性好,表面磨損居中。K25襯墊材料彈性較好,能夠較好的分散壓力,相同比壓條件下,K25應(yīng)力最小,K25表面受摩擦熱影響較小,表面磨損最輕,磨屑最少,耐磨性最好。襯墊在低速低比壓條件下主要為粘著磨損,高速或者高比壓條件下為粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損。5、三種襯墊在一定的比壓和速度條件下表面都會(huì)產(chǎn)生卷筒狀的磨屑,卷筒狀的磨屑形成過程可分為四個(gè)階段:階段一,襯墊與玻璃片的表面產(chǎn)生粘著。階段二,在周期性的交變應(yīng)力下,襯墊表面產(chǎn)生疲勞裂紋。階段三、裂紋擴(kuò)展表層材料脫落隨著滑動(dòng)形成卷筒狀的磨屑。階段四,磨屑隨摩擦副的運(yùn)動(dòng)在襯墊表面滾滑,碾壓出與其形狀尺寸相適應(yīng)的凹槽。
【關(guān)鍵詞】：摩擦襯墊 原位觀測 實(shí)際接觸面積 粘滑距離 摩擦機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD534;TH117.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-19
• 變量注釋表19-20
• 1 緒論20-29
• 1.1 研究背景20-21
• 1.2 摩擦襯墊的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3 摩擦過程實(shí)時(shí)觀測的xO究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 摩擦界面行為25-28
• 1.5 研究目標(biāo)與內(nèi)容28-29
• 2 實(shí)驗(yàn)部分29-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試樣加工29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定30
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置簡介30-33
• 2.4 技術(shù)路線33
• 2.5 試驗(yàn)方案33-34
• 3 摩擦襯墊界面的微觀接觸分析34-48
• 3.1 灰度法計(jì)算實(shí)際接觸面積原理34-36
• 3.2 靜態(tài)實(shí)際接觸面積36-38
• 3.3 滑動(dòng)過程中實(shí)際接觸面積38-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 摩擦襯墊滑動(dòng)過程中的界面微觀行為研究48-67
• 4.1 摩擦過程中接觸界面的原位形貌分析48-60
• 4.2 摩擦界面的粘滑行為分析60-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 5 摩擦襯墊的動(dòng)態(tài)滑動(dòng)摩擦機(jī)理研究67-77
• 5.1 比壓對(duì)襯墊材料摩擦系數(shù)的影響67-71
• 5.2 速度對(duì)襯墊材料摩擦系數(shù)的影響71-74
• 5.3 摩擦襯墊的摩擦機(jī)理分析74-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 6 摩擦襯墊的滑動(dòng)磨損機(jī)理分析77-89
• 6.1 摩擦襯墊的光學(xué)磨損形貌分析77-85
• 6.2 襯墊材料卷筒狀磨屑形成過程分析85-88
• 6.3 本章小結(jié)88-89
• 7 總結(jié)89-91
• 7.1 主要結(jié)論89-90
• 7.2 研究展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 附錄 197-99
• 作者簡歷99-101
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集101

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本文編號(hào)：729801