[发明专利]一种橡胶动态摩擦磨损检测方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料性能检测技术领域，涉及一种以橡胶为主的高分子材料滑动摩擦系数测定的检测技术方法，特别是一种橡胶动态摩擦磨损检测方法。

背景技术：

目前，对于大多数固态材料的摩擦特性来说，橡胶的摩擦特性比较特殊，因为橡胶是具高弹特性且形变可逆的聚合物材料，属于无定形聚合物；橡胶是具有低弹性模量的粘弹体，在比较宽的范围内具有不可忽视的较大内摩擦，这一特性使橡胶的真实接触面积与其接触压力载荷之间呈现非线性关系，因此，探索不同外界环境条件对橡胶材料摩擦系数的影响，在不同条件下对橡胶摩擦特性进行的测定对于橡胶的生产加工以及橡胶在实际生活中的应用都具有重要意义。对于橡胶的摩擦尤其是滑动摩擦受到各种因素的影响，它与材料性质、滑动速度、温度、法向载荷和表面粗糙度等因素有关。摩擦因系数随着接触压力或载荷增加而下降，并且这种影响在干燥光滑清洁表面上表现最显著，在这种情况下的粘附作用表现较强，同时摩擦系数比较大。此外，对具有不同表面粗糙度的实际接触面，摩擦系数与载荷间并不存在通用关系式，所以不能通过通式加以概括描述，必须具体情形具体分析。对于以橡胶为主的高分子材料，比如日常生活中最常见的轮胎，分析表明：轮胎的摩擦通常分为三种滑动摩擦、滚动摩擦以及润滑摩擦。对于轮胎的滑动摩擦与块状橡胶的滑动摩擦模型类似，其滑动摩擦主要是由道路表面与轮胎接触面之间的粘附结点和轮胎基体的滞后引起的，在光滑且干燥的路面上以粘附摩擦力为主，受道路表面状况和轮胎胎面滑动速度、局部温度条件等因素的影响；在潮湿的路面上，其粘附摩擦分力出现较大程度的下降，此时主要是以滞后摩擦分力的作用为主，高速行驶时则更是如此。由此可知，实际条件下高分子材料的摩擦模型受到温度、接触面状况、压力条件等多种因素的影响，建立能根据实际应用能不断灵活的调整外界要素的高分子材料摩擦检测模型具有重要的现实意义。同时，直观的完成滑动摩擦系数的测定可以为以橡胶为主的高分子材料的生产提供便捷可靠的技术参数，从而制定合理的工艺流程，提高产品的生产质量与生产效率。据调查，在现有技术中，还尚未见有这类检测设备和技术工艺能有效地对橡胶动态摩擦磨损情形进行检测和分析，所以，探讨研制一种这类检测设备是业内专业人员的科研任务。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求设计和提供一种能有效地对橡胶类高分子材料的动态摩擦磨损情况进行实时检测和分析技术工艺，实现对橡胶轮胎等产品动态摩擦和磨损性能的检测和分析。

为了实现上述目的，本发明的设计思路是将实际应用中以橡胶为主的高分子材料在不同工作环境下的摩擦情形简化为试样材料与不同表面质量规格的样板相互接触摩擦的检测模型，直接测得试样与样板间的摩擦系数；其设计的装置不仅能够直接反应出试样与接触面在不同压力载荷作用下的摩擦情形，同时可以测定出随温度时刻不断变化的接触摩擦模型的摩擦系数，直观地显示摩擦系数曲线，为高分子材料的实际生产提供重要的技术参考，便于合理的制定高分子材料在生产时的工艺条件；为了更有效的测定材料在常温、高温、以及低温的温度条件，不同的载荷条件和不同的接触条件下的摩擦系数，实际表现出高分子材料在自身以及外界相异条件下的摩擦系数及相互之间的关系，所设计的可直观测量的橡胶摩擦磨损检测装置可方便的测定试样材料与接触样板间的摩擦关系，直接得到材料的摩擦系数以及关系曲线，并通过改变温度、压力载荷等外界条件以测定相应的摩擦系数，为以橡胶为主的高分子材料的生产提供直观可靠的技术参数，从而制定合理的工艺流程，有效提高产品的生产质量与生产效率。

本发明方法的工艺步骤包括：

(1)启动前操作：先选取所要测定的有一定重量及形状规格的橡胶制品的摩擦试样片夹持在试样夹持装置上，并选取所需材料及表面质量的检测样板在滑动检测平台上进行有效固定，旋转位移控制手柄使橡胶制品的摩擦试样紧贴在样板上，并通过旋转施力手柄调整好压力载荷大小；

(2)控温操作：再通过安装在滑动检测平台下方的温控装置对检测样板进行加热，当显示器上显示的温度达到设定温度时，通过控制器开启检测装置并实施保温措施；

(3)检测操作：控制器下达指令开启电机，检测装置在电机带动下，将电机的转动通过皮带、从动带轮和偏心轮组成的传动系统的传动实现滑动检测平台的往复滑动，连续摩擦橡胶制品的摩擦试样，并通过传感器采集各个时刻的数据，通过公式计算出摩擦系数；

(4)同步显示操作：检测过程中，通过磨损测量装置测量物料摩擦过程中的质量变化，并经过数据采集器传输进控制器，最后经过相关计算分析，在显示器上显示相关数据及曲线；