摩擦提升机衬垫硬度与比压关系的理论研究
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计的测试机理
硬度是衡量材料软硬程度的一项重要的功能目标.它是材料抵抗弹性变形塑性变形或破坏的能力。常用的硬度测试方法有静负荷硬度测试法划痕硬度测试法切割硬度测试法与磨损硬度测试法等等。本文以PU衬垫进行硬度测试根据PU衬垫的性质采用静负荷硬度测试法用邵氏D型硬度计对其进行硬度测试。
其工作原理是将规定外形的压针在标准弹簧压力下.在规定时间内把压针压入试样的深度转换为硬度值，表示该试样材料的硬度等级硬度值直接从硬度计的指示表上读取硬度计通过弹篮对压针施加的力与硬度指示值之间是一个线性关系。
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(1)衬垫硬度测试的加载模型
衬垫硬度测试过程须采用局部加载模型。局部加载时,应力随着离开载荷作用面的距离的增大而迅速衰减,载荷只作用在很小的区域,即便按强度里论已达到屈服点也只是在局部点处发生塑性变衫四周仍然是弹性形态。基于局部载荷作用区域很小，受局部载荷的物体往往笼统为半空间体.在有法向载荷的作用下设置坐标系如图1所示
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式(4)中当r=0且z=0(即 p=0)时各应力分量均为无穷大,由于实际载荷不可能集中到一个几何点上.实际应力不可能无限大。在衬垫硬度的测试中,圆球测头不会构成集中载荷随着测头压入.载荷面积还会不断增大测试区域的实际应力不会无限大。
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(2)衬垫硬度测试中的应力分布在进行衬垫硬度测试时衬垫遭到的是与测头接触区域内的分布载荷,产生的弹塑性变形是由此分布载荷作用下的材料内部应力场决定的。弹性理论证明了任何不是奇异点的几何面在弹性接触变形后的接触面为圆由Hertz 接触理论载荷在作用区域上的应力分布遵照椭圆面方程由于衬垫硬度测试的各类测头(球形、棱锥形等)
在外形上都是对称的.并考虑到弹性体内的应力分布以圆接触面中心为对称轴，且圆状分布载荷的最大值。也作用于圆接触面的中心,因而衬垫硬度测试中。作用线的应力情况是最为重要的此作用线上衬垫变形量最大令式(5)中P=1可得单位集中载荷作用下衬垫的应力分布，经坐标变换得到极坐标下的各应力分
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2垫受力分析
国内外的摩擦提升机广泛采用半圆形绳槽.其摩擦效果好衬垫不易磨损。在试验条件下,钢丝绳与衬垫槽的接触角度略小于 180°，以保证2个衬垫块不接触。微段圆弧上钢丝绳与衬垫在截面上的正压力分布和微段钢丝绳受力图如图2和3所根据图2的衬垫受力截面图,假设绳槽最低点的压力为p,并且衬垫槽内的受力呈近似余弦分布则在p角处的压力P钢绳对垫槽垂直压力之和N钢丝绳对衬垫的正压力p及摩擦力下分别
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所得平均比压从宏观和微观角度推导得出.在试验测量计算中可作为比压的参考公式另外根据应力和应变的关系,比压的测试的原理就是给一个圆柱刚体在衬垫表面加压测量衬垫的变形量。3 衬垫硬度与比压关系的确立(1)衬垫的应力与应变由材料力学知,某一材料的应力应变关系为衬垫在衬垫槽内受力呈近似余弦分布,并且在绳槽的最低点衬垫遭到的压力最大,该点产生最大的压应变,由于该点只要一个压应力 o,当弹性接触变形后的接触面为圆形时,由式(10)有o=-q?/(+z’),可得o=0;,令a=z,得 o=-q/2,因而衬垫的最大受力点的变形为
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