摩擦衬垫作为摩擦式提升机的关键部件,提升机主要依靠摩擦轮上的摩擦衬垫来承受钢丝绳及绳端载荷,并依靠其与钢丝绳之间的摩擦力进行传动,其摩擦性能的优劣直接关系到提升机的工作能力、提升效率和安全可靠性。本研究基于“白箱”的方法,利用VW9000高速摄像系统开展衬垫材料往复滑动摩擦实时动态观测试验,观测摩擦界面在摩擦损伤过程中各微观现象的发生、发展过程,研究摩擦衬垫的微观接触特性,认识微观磨损机理,进而为研究摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦机理提供基础依据。本文以目前国内摩擦式提升机广泛采用的K25、G30和GM-3摩擦衬垫为研究对象,开展衬垫材料在不同比压、滑动速度、润滑条件下的往复滑动摩擦过程的实时观测,从接触特性,摩擦过程中的原位界面形貌,结合摩擦系数与扫描电镜分析衬垫的微观摩擦机理,获得了以下主要结论:1、摩擦衬垫为粘弹性材料,表面微凸体受力会产生趋于硬质对磨副形状的变形,衬垫所受比压增加,变形量增加,实际接触面积增加。随着滑动速度的增加,衬垫实际接触面积先增大后减小,速度为1mm/s时,衬垫初期与后期单个周期内的实际接触面积变化规律相同;当滑动速度达到5mm/s后,中后期会出现粘滑波动现象,实际接触面积呈现不规则的锯齿状波动,滑动速度越大波动幅值越大,并伴随着摩擦噪声。2、摩擦衬垫材料的滑动摩擦过程可分为三个阶段:一、粘着阶段,滑动刚开始时,摩擦副间因粘着作用无相对位移,衬垫材料表层所有接触区域的分子链沿滑动方向拉伸变形;二、粘着滑动转换阶段,滑动方向后方的边缘部分开始出现相对滑移,并且逐渐向中心部分扩散,中心部分仍处于粘着状态,分子链继续拉伸变形;三、完全滑移阶段,所有接触部分不再产生粘着偏移,滑动进入稳定阶段,粘着位移中心区域大于边缘区域。3、GM-3摩擦衬垫的摩擦系数随着比压的增加先增加后减小。G30与K25衬垫摩擦系数随着比压的增加而略微减小。三种衬垫的摩擦系数均随滑动速度的增加,先增加后减小,粘滑波动会降低摩擦系数。4、GM-3衬垫表面最容易因摩擦热产生融化,相同条件下GM-3衬垫磨屑脱落的最多,磨损最严重。G30热分解温度最高,热抵抗性好,表面磨损居中。K25衬垫材料弹性较好,能够较好的分散压力,相同比压条件下,K25应力最小,K25表面受摩擦热影响较小,表面磨损最轻,磨屑最少,耐磨性最好。衬垫在低速低比压条件下主要为粘着磨损,高速或者高比压条件下为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。5、三种衬垫在一定的比压和速度条件下表面都会产生卷筒状的磨屑,卷筒状的磨屑形成过程可分为四个阶段:阶段一,衬垫与玻璃片的表面产生粘着。阶段二,在周期性的交变应力下,衬垫表面产生疲劳裂纹。阶段三、裂纹扩展表层材料脱落随着滑动形成卷筒状的磨屑。阶段四,磨屑随摩擦副的运动在衬垫表面滚滑,碾压出与其形状尺寸相适应的凹槽。