皮带轮包胶和皮带之间的摩擦系数是传送带设计中的一个关键参数，它决定了皮带在皮带轮上的抓握力及其传递扭矩的能力。
较高的摩擦系数可提供更好的抓地力，使输送机能够以更高的负载运行，减少打滑并提高效率，而较低的摩擦系数会导致打滑和动力损失。
目前，输送机设计师使用设计标准（CEMA、ISO5048、DIN22101）中规定的通用摩擦系数。这些值比传统值低，并被一概应用于不同设计和不同来源的包覆层。这导致输送机设计保守，导致皮带张力更高、皮带额定值过大、输送机结构更大、效率更低。
随着更大、更强大的传送带不断涌现，需要更好地了解现实条件下滞后摩擦的行为，以便实现更高效的设计。
在输送机设计中，了解皮带轮包胶和皮带之间的摩擦系数非常重要，原因如下：
- 设计优化： 滑轮包胶和皮带之间的摩擦系数会影响输送系统的扭矩和功率要求，这对于优化输送机的设计至关重要。更好地了解摩擦系数可让输送机设计人员选择正确的滑轮包胶和皮带材料类型，并准确计算输送系统的功率要求。
- 改进的性能： 滑轮包胶和皮带之间的摩擦系数也会影响输送系统的性能和效率。更好地了解摩擦系数可让输送机设计人员选择合适的滑轮包胶类型，从而最大限度地减少皮带和基础设施的负荷。
- 节约成本： 通过优化输送系统的设计和性能，更好地了解摩擦系数可以减少维护需求、减小驱动部件尺寸并提高输送系统的整体效率，从而大幅节省成本。这相当于减少停机时间。
- 增强安全性： 更好地了解摩擦系数还可以通过降低打滑或皮带故障的风险来提高安全性，从而避免造成传送系统损坏或工人受伤。
与传统的摩擦行为相反，橡胶带和/或橡胶包层的粘弹性使其在压力下变形和恢复。这导致摩擦行为是动态的，其系数响应法向（表面）压力、滑动（滑移）速度、滑动时间和温度的变化。由此产生的摩擦行为很复杂，消除了在设计中采用“一刀切”或“一刀切”方法的可能性。输送设备制造商协会 (CEMA) 是一项主要的输送机设计标准，它根据实验室测试和现场观察的结果规定了输送机设计的摩擦系数。CEMA 提供的摩擦系数旨在作为输送机设计师的一般参考，但可能并不适用于所有情况。例如，针对不同程度的污染规定了不同的摩擦系数，但没有提供有关皮带张力（表面压力）、滑移速度或温度变化的信息。标准值如图 1 所示。
Elastotec 与纽卡斯尔大学合作，进一步了解皮带轮滞后和皮带盖之间的摩擦行为，并了解滑动速度、表面压力和温度的依赖关系。
测试设备及方法
纽卡斯尔大学和 TUNRA Bulk Solids 设计并建造了一套包胶摩擦试验台（图 2）。该系统由两个相对的 U 形部分组成，由线性轨道支撑，包胶附在两侧。传送带样品安装在极限试验机（Shimadzu Autograph 50kN）上，通过钢板背衬连接到上部横梁上，使底盖朝外朝向包胶板。皮带夹在拉板顶部，以使皮带伸展并更好地模拟皮带与皮带轮的相互作用。该系统可以测试最大尺寸为 300mm x 300mm 的皮带轮包胶样品，以及每侧厚度不超过 80mm 的皮带和包胶的任何组合。
进行测试时，通过气动波纹管向包胶/皮带接触面施加恒定的表面压力。样品两侧均有波纹管，因此可以测试更高的表面压力，并且有利于“自定心”设计，以防测试过程中皮带或样品发生任何压缩。上横梁设置为指定的滑动速度，并测量由此产生的摩擦力。随后在不同的表面压力、速度和未来几个月的温度下重复此操作。
初步测试摩擦力与速度之间的依赖关系
已对多个滑轮包胶样品进行了初步测试，以了解法向压力和速度变化对摩擦系数的影响。对金刚石天然橡胶和直接粘结陶瓷（见图 3）进行了测试，速度范围为（0.05mm/s-10mm/s）和表面压力范围为（300kPa-1200kPa），结果显示在下面的表面图中。测试温度约为 23C。这些范围涵盖了典型应用中的预期范围。包胶样品代表了工业中使用的实际材料和轮廓，每个样品都有独特的胎面类型设计。
值得注意的是，下面给出的结果代表与滞后轮廓相关的摩擦系数，如果用平坦表面测试相同的材料，结果会有所不同。
天然橡胶包胶
图 4 所示的表面和轮廓图说明了摩擦系数在表面压力和速度范围内的变化情况。可以看出，较高的表面压力对应较低的摩擦系数，较低的滑动速度也是如此。速度和负载依赖性导致摩擦系数从小于 0.3 变化到超过 1.0。
直接结合陶瓷包覆
直接粘结陶瓷测试的结果显示出类似的行为，对表面压力的依赖性略低于测试的其他包胶。这可能是由于包胶的刚性性质，而橡胶包胶的粘弹性性质则不然。在这些结果中，摩擦系数从大约 0.3 变为几乎 1.0。
结论
滑轮包胶和传送带底盖之间的摩擦力取决于滑动速度和表面压力。摩擦系数、表面压力和速度之间的关系将有助于更好地定义皮带和滑轮之间的接触，进而更好地定义包胶所承受的应力。更好地了解滑轮包胶和传送带底盖之间的摩擦力学将有助于改进设计和效率，并确保包胶选择基于针对特定应用的工程分析。本研究的下一阶段工作是将测试扩展到其他包胶类型，并研究温度对结果的影响。
