姚艷花

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

1 理論基礎(chǔ)

帶式輸送機(jī)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(jī)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(duì)摩擦片材質(zhì)、粗糙度以及溫度對(duì)摩擦片摩擦特性的影響進(jìn)行了研究，對(duì)制動(dòng)速度、制動(dòng)正壓力對(duì)摩擦片摩擦特性影響的研究較少。

此外，帶式輸送機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不同工況下的制動(dòng)情況時(shí)制動(dòng)速度、制動(dòng)壓力參數(shù)不盡相同。因此，通過(guò)掌握制動(dòng)速度、制動(dòng)壓力對(duì)摩擦片制動(dòng)性能的影響，對(duì)優(yōu)化制動(dòng)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有指導(dǎo)意義。本文將通過(guò)試驗(yàn)研究不同制動(dòng)速度、制動(dòng)正壓力下摩擦片的摩擦性能。

2 帶式輸送機(jī)摩擦性能試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 摩擦副的建立

為了準(zhǔn)確得到摩擦片的摩擦性能，本文以帶式輸送機(jī)制動(dòng)器為研究載體，在此基礎(chǔ)上建立制動(dòng)輪與制動(dòng)器的摩擦副。其中，制動(dòng)輪的材質(zhì)為45號(hào)鋼，制動(dòng)器的類型為鼓式制動(dòng)器。

2.1.2 摩擦片的制備

本文對(duì)兩種不同材質(zhì)摩擦片的摩擦學(xué)進(jìn)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(yàn)流程

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

磨損率的計(jì)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(dòng)正壓力。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 磨損率分析

不同的制動(dòng)通過(guò)試驗(yàn)對(duì)磨損率的研究可推算出摩擦片的壽命，因此可通過(guò)摩擦片的磨損率評(píng)價(jià)其制動(dòng)性能。不同制動(dòng)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(dòng)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(dòng)壓力的增加而上升，且當(dāng)制動(dòng)壓力大于40N時(shí)樣品1的磨損率急劇上升；樣品2磨損率的變化趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)?？傮w上來(lái)講，同等條件下樣品2的磨損率高于樣品1。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因?yàn)椋寒?dāng)制動(dòng)正壓力大于45N時(shí)在樣品1表面會(huì)出現(xiàn)第三體物質(zhì)，隨著制動(dòng)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(duì)樣品的磨損。

隨著制動(dòng)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(shì)相對(duì)平穩(wěn)；當(dāng)制動(dòng)速度大于650r/min時(shí)，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(dòng)速度的增加使得樣品表面溫度升高，進(jìn)而使得樣品表面各配料更加緊密，強(qiáng)度更大；且樣品1的緊密程度遠(yuǎn)大于樣品2。因此，隨著制動(dòng)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(dāng)制動(dòng)正壓力小于45N時(shí)，樣品1的磨損率明顯小于樣品2的磨損率。即說(shuō)明，當(dāng)制動(dòng)正壓力小于45N時(shí)，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(dòng)時(shí)間的增加，其摩擦因數(shù)幾乎不變；而樣品2隨著制動(dòng)時(shí)間的增加，其摩擦因數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。

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

綜上所述，制動(dòng)速度對(duì)樣品摩擦因數(shù)的影響明顯大于制動(dòng)正壓力和制動(dòng)時(shí)間對(duì)摩擦因數(shù)的影響。

4 結(jié)論

帶式輸送機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)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(jī)制動(dòng)性能是影響其可靠性的關(guān)鍵，經(jīng)對(duì)帶式輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)摩擦片摩擦學(xué)的分析可知：

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

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