Page 80 - 摩擦学学报2025年第8期

1178 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

微动磨损和摩擦磨损行为研究 [16-17] ，研制了钢丝绳摩 直交叉接触，通过电动缸推动移动板完成钢丝绳之间
擦磨损试验台. 通过重物施加载荷(900 N)至承载钢丝 相互摩擦，如图1(a)所示. 图1(b)所示为钢丝绳摩擦磨
绳，样品钢丝绳固定在移动板上，钢丝绳与钢丝绳垂 损试验台实物图.

Wire rope
clamp
Loading Heavy load
wire rope

Reciprocating motion
Sample wire Sliding plate
rope
(a) Wire rope contact pattern (b) Physical drawing of testing machine

Fig. 1 Wire rope friction and wear test bench
图 1 钢丝绳摩擦磨损试验台

钢丝绳摩擦磨损是1个不断变化且积累的过程， 进行截断，使用高速数码显微系统拍摄磨损钢丝横截
随着钢丝绳间滑动距离的增加，磨损也随之加剧. 根 面，如图2所示.
据上述特点，为获得不同行程下的相同截面积损失区 当磨损钢丝为磨损形式1时，磨损钢丝截面积损
间的损伤钢丝绳样本，同等载荷下，针对较大行程，应 失S 计算公式为
2
采取较小循环次数，因此设置负载为2 925 N、往复运 ∑ )
n 2 (
2
S 2 = r θ i − r 1 (2)
动频率为2 Hz以及样品钢丝绳和加载钢丝绳每段均 1 2 L i cosθ i
i=0
为1 m (由1根长钢丝绳并用切割机截断)，试验前需用
式中：n 为磨损形式1的钢丝数量； θ i 为示意图2(a)中的
2
酒精棉布清洁钢丝绳表面油脂，钢丝绳摩擦磨损试验
角度；L 为磨损钢丝截面A和B间距离.
i
参数列于表2中. 当磨损钢丝为磨损形式2时，磨损钢丝截面积损

′
表 2 钢丝绳摩擦磨损试验参数 失 S 计算公式为
2
Table 2 Experimental parameters of friction ∑ r 1
n 3
2
2
′
and wear of wire rope S = (π r 1 −r θ j + L j cosθ j ) (3)
1
2
2
j=0
Slip amplitude/mm Number of cycles/10 4
式中：n 为磨损形式2的钢丝数量；r 为螺旋股钢丝直
5 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0 3 1
10 1.0, 1.7, 2.4, 3.1, 3.8, 4.5, 5.2, 5.9, 6.6, 7.3 径；L 为磨损钢丝截面A和B间距离； θ j 为示意图2(b)中
j
15 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5
的角度， θ j = arcsin L j .

2r 1
1.2 钢丝绳摩擦损伤表征 综合上述，钢丝绳总截面积损失为
钢丝绳摩擦损伤包含断丝和磨损钢丝2种损伤， ∑ )
n 2 (
2
2
S all = n 1 πr + r θ i − r 1 L i cosθ i +
将断丝与磨损钢丝截面积损失相加得到钢丝绳1个捻 1 1 2
i=0
距内的累计截面积损失. 断丝截面积可以视为圆形， ∑ )
n 3 (
2
2
πr −r θ j + r 1 L j cosθ j (4)
则1个捻距内的断丝截面积损失为 1 1 2
j=0
S 1 = n 1 π r 2 (1) 其中：n 、n 和n 可通过目测法获得，观察磨损钢丝截
1 1 2 3
式中：n 为1个捻距内的断丝数量；r 为螺旋股钢丝直 面积损失是否大于钢丝截面积一半，并选用相应的计
1 1
径，单位为mm. 算公式计算截面积损失，角度 θ可以通过计算得到，通
使用拆股、拆丝方法获得损伤钢丝绳样品的磨损 过后续损伤钢丝绳截面积损失表征流程获得磨损钢
钢丝，使用线切割方法将磨损钢丝从磨损区域中间面 丝截面A与B间距离L，能够实现对钢丝绳累计截面积