一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，首先在需要防锈的螺母或螺母柱试样上涂覆一层厚度为30~70μm的增摩脂防护材料涂层，然后用紫外灯对试样表面的增摩脂防护材料涂层进行照射，照射时间达到12?24小时即可达到在对螺母或螺母柱进行防锈同时，使得试样表面摩擦系数达到大于0.1的要求，所述紫外灯与试样的距离为15~20cm；利用紫外灯对试样照射时，控制试样温度为60~80℃；所述紫外灯功率为200~400 W；本发明方案具有工艺简单、快速高效、性能可靠等优点。
【专利说明】
一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法
技术领域
[0001] 本发明属于防锈増摩技术领域，具体涉及一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増 摩方法。
【背景技术】
[0002] 升船机通过安全机构螺母及螺母柱摩擦面的自锁保证升船机运行的安全性，安全 机构的自锁条件是:螺纹副摩擦面的摩擦角必须大于螺旋升角（Y = 5.64° )，即当量摩擦系 数fv>arctan y =0.1。升船机在工作条件下，安全机构的螺母及螺母柱都处于露天环境 下，容易产生锈蚀，使得安全机构损坏，不能正常工作，因此，必须对其进行适当防锈。
[0003] 在生产实践中，升船机安全机构在出厂时为了防止锈蚀，通常会在螺旋面涂防锈 油。而在随后的沉船试验中，出现了安全机构不能自锁的现象。当彻底清除防锈油后，在随 后的水漏空试验中，机构均能可靠自锁。因此这表明安全机构需要达到既防锈又自锁的双 重要求。即：涂覆的防锈材料既要保证在涂覆后摩擦副的摩擦系数大于0.1，又要对基体起 到防锈作用，同时便于现场施工。
[0004] 在煤矿提升大型绞车转动时，是利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来带动钢丝绳 运动的，这需要保证钢丝绳与摩擦衬垫间有足够的摩擦系数。为了防锈，在出厂的钢丝绳上 本就涂有油脂，但这样降低了摩擦系数，于是人们只有把润滑油去掉再用，但钢丝绳因缺乏 油脂的防护容易锈蚀，很快就失效了。为了解决这个问题，人们研发了高摩擦系数的钢丝绳 防锈増摩脂，它是一种特殊的油脂类涂料，外观上像漆和油的一种有机混合物，涂覆在钢丝 绳上后，既可以防锈，而且钢丝绳与摩擦衬垫(材料为聚氨酯类塑料)之间的摩擦系数可以 达到〇. 25，完全能够满足提升力的要求。
[0005] 实际测试结果表明，对于钢-钢接触摩擦副，其摩擦系数是远低于0.1的，而此増摩 脂通常是用于钢丝绳与聚氨酯塑料摩擦副的，在此种情况下，其摩擦系数可达到〇. 25，由此 可见，将防锈増摩脂简单照搬用于安全机构装置是不能达到要求的。在随后的涂层老化试 验中，我们将涂有増摩脂的试样放置在露天环境中，每隔一定天数测试其摩擦系数变化，我 们发现随着时间的增加，涂层的摩擦系数呈现增加趋势，在20天后，该涂层的摩擦系数能够 满足防护材料(静)摩擦系数大于0.1的要求了，随后增加趋缓，在上述试验方法测试中，其 摩擦系数最大值不超过〇. 125。但在实际施工中，该时间周期是不能接受的，所以必须探索 出新的加速涂层固化的方法。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈增 摩材料加速固化的方法，该方法具有工艺简单、快速高效、性能可靠等优点。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0008] -种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:包括以下步骤：
[0009] 首先在需要防锈的螺母或螺母柱试样上涂覆一层增摩脂防护材料涂层，然后用紫 外灯对试样表面的增摩脂防护材料涂层进行照射，照射时间达到12-24小时即可达到在对 螺母或螺母柱进行防锈同时，使得试样表面摩擦系数达到大于0.1的要求。
[0010]作为优选，所述试样表面的增摩脂防护材料涂层厚度为30~70WI1。
[0011]作为优选，所述紫外灯与试样的距离为15~20cm。
[0012]作为优选，利用紫外灯对试样照射时，控制试样温度为60~80°C。
[0013] 作为优选，所述紫外灯功率为200~400W。
[0014] 在本发明中所提供的升船机螺母及螺母柱的防锈增摩材料加速固化的方法中，紫 外灯照射在加速固化方面起到了十分关键的作用。
[0015] 本发明方法具有以下显著效果：
[0016] 1.本发明使用的增摩脂常温下为液态，方便现场涂覆施工，工艺简单，易于操作；
[0017] 2.增摩脂通过自然固化到能满足升船机安全机构摩擦系数的要求需要20天才能 完成，本发明使用紫外灯照射一般12-24小时即可完成固化，可以极大地提高效率，应用方 便；
[0018] 3.增摩脂固化后的防锈和增摩性能完全能够满足升船机安全机构螺杆、螺母柱的 耐腐蚀性要求和摩擦性能的要求，性能可靠；
[0019] 4?防护材料的维护补涂容易，成本低，节省人力物力。
【附图说明】
[0020] 图1为数显(静)摩擦试验机原理图。
[0021] 图2为(静)摩擦试验机的固定试验块与滑动试验块的受力示意图。
[0022] 图3为(静)摩擦试验机的固定试验块与滑动试验块的结构示意图。
[0023] 图中，1-试验台，2-压力传感器，3-下固定试验块，4-滑动试验块，5-上固定试验 块，6-螺旋加压装置，7-挡板，8-钢丝绳，9-滑轮机构，10-拉力传感器，11吊重托盘。
【具体实施方式】
[0024]下面通过实施例，进一步阐明本发明的突出特点和显著进步，仅在于说明本发明 而决不限制本发明。
[0025]参考某升船机安全机构螺杆和螺母柱实际材料(其中螺杆材料为42CrM〇4,螺母柱 材料为GS-25CrNiM〇4)，本实施例使用相近的40Cr制作摩擦副试样，将防护材料涂在试样上 进行防锈性试验和摩擦性能试验。为了减小机加工表面质量对摩擦系数的影响，试样表面 粗糙度与螺母柱实际情况相近，为Ra3.2，且表面加工刀痕方向与摩擦试验相对滑动方向相 同。试样分为滑动和固定试块，滑动试验块尺寸:30 X 20 X 20mm;固定试块尺寸：160 X 75 X 8mm 〇
[0026]测试时，采用数显(静)摩擦试验机测试试块的当量摩擦系数，其工作原理如图1所 不。
[0027](静)摩擦试验机工作时，通过螺旋加压方式对固定试验块施加竖直方向载荷FN， 在托盘上添加重物对滑动试验块施加水平方向载荷Ft。采用（竖直方向）压力传感器和（水 平方向）拉力传感器，分别测量实时压力值和拉力值。水平方向拉力逐渐增大，通过百分表 观察滑动试验块是否产生滑动。
[0028](静)摩擦试验机的固定试验块与滑动试验块的受力如图2所示。
[0029]滑动试验块为上、下两面摩擦，根据压力传感器和拉力传感器测得的数值，可得材 料间的摩擦系数为：
(1)
[0031]螺杆螺母柱摩擦副的当量摩擦系数为：
(2)
[0033]其中，a = 20°为螺母柱机构牙侧角。
[0034]螺杆螺母柱摩擦副自锁条件为：
(3)
[0036]其中，y = 5.64°为螺杆螺母柱摩擦副的螺旋升角。
[0037] (静)摩擦试验机上部可增设有机玻璃罩，可以通过加热器和加湿器改变环境温度 和湿度，模拟升船机环境工况的变化，检验温度和湿度对防护材料摩擦系数的影响。
[0038] 由于上述防锈增摩脂具有高的摩擦系数并兼具防锈性能，本试验采用涂覆增摩脂 的方法来达到升船机安全机构的防锈増摩要求。以"爱丽丝IRIS-400M"牌号的増摩脂为例， 该防护材料常温下为黑色油体状，按产品使用说明将防护材料涂覆在试样表面，测试结果 表明，对于钢-钢接触摩擦副，其摩擦系数是远低于〇. 1的，而此増摩脂通常是用于钢丝绳与 聚氨酯塑料摩擦副的，在此种情况下，其摩擦系数可达到〇 . 25，由此可见，将防锈増摩脂简 单照搬用于安全机构装置是不能达到要求的。在随后的涂层老化试验中，将涂有増摩脂的 试样放置在露天环境中，每隔一定天数测试其摩擦系数变化，发现随着时间的增加，涂层的 摩擦系数呈现增加趋势，在20天后，该涂层的摩擦系数能够满足防护材料(静)摩擦系数大 于0.1的要求了，随后增加趋缓，在上述试验方法测试中，其摩擦系数最大值不超过0.125。 但在实际施工中，该时间周期是不能接受的，所以必须探索出新的加速涂层固化的方法。
[0039] 本方案采用紫外线灯照射增摩脂防护材料涂层从而加速涂层固化的方法。在防护 材料固化的过程中，影响固化速率和固化后材料物理性能的主要因素有:防护涂层厚度、紫 外灯照射时间和照射温度等因素。对于増摩脂类材料，在60~80°C的温度下能够获得较好 的摩擦性能。
[0040] 实施例1
[0041] 一、用毛刷将增摩脂均匀地涂刷在待测试样表面，涂层厚度为30~50mi;
[0042]二、将步骤一得到的试块放置在紫外灯下照射，加速涂层固化。紫外灯功率300W， 灯泡正对试块测试表面放置，使紫外线直射防护材料涂层，灯泡与试样距离15cm，温度控制 在80°C，紫外灯照射时间为12h;
[0043]三、将步骤二得到的试块在数显(静)摩擦试验机下测试其摩擦系数；
[0044] 实施例2
[0045] 一、用毛刷将增摩脂均匀地涂刷在试块待测试样表面，涂层厚度为30~50WH;
[0046]二、将步骤一得到的试块放置在紫外灯下照射，加速涂层固化。紫外灯功率300W， 灯泡正对试块测试表面放置，使紫外线直射防护材料涂层，灯泡与试样距离15cm，温度控制 在80°C，紫外灯照射时间24h;
[0047]三、将步骤二得到的试块在数显(静)摩擦试验机下测试其摩擦系数；
[0048] 实施例3
[0049] 一、用毛刷将润滑油均匀地涂刷在试块待测试样表面，涂层厚度为50~70mi;
[0050]二、将步骤一得到的试块放置在紫外灯下照射，加速涂层固化。紫外灯功率300W， 灯泡正对试块测试表面放置，使紫外线直射防护材料涂层，灯泡与试样距离15cm，温度控制 在80°C，紫外灯照射时间12h;
[0051]三、将步骤二得到的试块在数显(静)摩擦试验机下测试其摩擦系数；
[0052] 实施例4
[0053] 一、用毛刷将增摩脂均匀地涂刷在试块待测试样表面，涂层厚度为50~70WH;
[0054]二、将步骤一得到的试块放置在紫外灯下照射，加速涂层固化。紫外灯功率300W， 灯泡正对试块测试表面放置，使紫外线直射防护材料涂层，灯泡与试样距离15cm，温度控制 在80°C，紫外灯照射时间24h;
[0055] 三、将步骤二得到的试块在数显(静)摩擦试验机下测试其摩擦系数；
[0056] 表1为增摩脂防护涂层不同厚度和紫外灯照射不同时长的摩擦性能的测试数据，
[0057] 表1防护涂层不同厚度和紫外灯照射不同时长的摩擦性能
[0059]由表1中数据可知：
[0060] (1)防护涂层的厚度对摩擦副(静)摩擦系数影响不大。
[0061 ] (2)防护涂层厚度为30~70_时，紫外灯照射时长为24h，（静)摩擦系数为0.103~ 0.120。
[0062] (3)涂覆增摩脂防护涂层之后的当量摩擦系数均大于0.1，满足安全机构的自锁和 防锈要求。
[0063]在(静)摩擦试验机上测试时，无防护涂层时将压力FN加到302Kgf，拉力FT逐步加 至lj72Kgf时滑动试验块开始滑动，则试样当量摩擦系数为：
[0064] 表面有润滑油时将压力FN加到282Kgf，拉力FT逐步加到25Kgf?时滑动试验块开始 滑动，则当量摩擦系数为：
[0065]涂覆增摩脂防护涂层之后的当量摩擦系数均大于0.1，满足增摩材料既要保证在 涂覆后摩擦副的摩擦系数大于0.1，又要对基体起到防锈作用，同时便于现场施工的要求。
[0066]以上结合具体实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于所 述实施方式，可在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗 旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1. 一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:包括以下步骤： 首先在需要防锈的螺母或螺母柱试样上涂覆一层增摩脂防护材料涂层，然后用紫外灯 对试样表面的增摩脂防护材料涂层进行照射，照射时间达到12-24小时即可达到在对螺母 或螺母柱进行防锈同时，使得试样表面摩擦系数达到大于0.1的要求。2. 如权利要求1所述一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:所述 试样表面的增摩脂防护材料涂层厚度为30~70μπι。3. 如权利要求2所述一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:所述 紫外灯与试样的距离为15~20cm〇4. 如权利要求3所述一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:利用 紫外灯对试样照射时，控制试样温度为60~80 °C。5. 如权利要求4所述一种用于升船机螺母及螺母柱的防锈増摩方法，其特征在于:所述 紫外灯功率为200~400W。
【文档编号】B05D3/06GK106000829SQ201610304802
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】肖文凯, 翟显, 石端伟, 范桃桃, 徐宇翔, 代梦娇, 龚卓
【申请人】武汉大学