[发明专利]一种橡胶摩擦实验机及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料性能检测领域，涉及一种以橡胶为主的高分子材料摩擦性能的检测，特别的说，指一种摩擦实验机及实验方法。

背景技术

现如今，由于橡胶是具高弹特性且形变可逆的高分子聚合物材料，故橡胶相比较于其他大多数固态材料，其摩擦特性会比较特殊。此外，橡胶含有不可忽视的内摩擦，这一特性使得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，研究在不同外界环境条件对橡胶摩擦性能进行检测，这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。影响橡胶的摩擦尤其是滑动摩擦的因素很多，比如：材料性质、滑动速度、温度、接触面干湿程度和表面粗糙度。对于以橡胶为主的高分子材料，如日常生活中最常见的轮胎，研究表明：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，滑动摩擦主要是由于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，并且在光滑且干燥的路面上以粘附摩擦力为主，另外还受到道路表面状况和轮胎胎面滑动速度、局部温度条件与接触面状况的因素影响；在潮湿的路面上，粘附摩擦力将出现较大程度的下降，主要是以滞后摩擦力的作用为主。由此可知，实际条件下高分子材料的摩擦性能受到温度、接触面状况、压力条件与其他多种因素的影响，因此根据实际状况不断灵活的调整外界条件去检测高分子材料摩擦性能具有重要的现实意义。

据调查，现有技术中研究橡胶摩擦特性的实验设备如恒牵引式摩擦仪、恒速式摩擦仪、摆式摩擦仪仍有一定的局限性，例如摩擦介质单一，不易更换载荷施加。目前各类橡胶摩擦试验机，主要以测定橡胶摩擦系数为主要目标，不适于橡胶摩擦与压力、温度、接触面干湿程度的研究内容。因此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够有效地模拟真实工况下对橡胶类高分子材料的摩擦性能进行检测和分析的实验设备及实验方法，解决了现有检测技术无法在高温、高压、湿润的条件下进行橡胶摩擦研究的问题。其中实验机结构设计合理，零部件调整容易，试验范围广，具有矩形摩擦头，试样装卸更换方便，不易损坏，实验数据测量准确的优点。此外该实验方法所测的试验结果具有与实际摩擦一致性好的优点。

为了实现上述目的，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砂轮相互接触摩擦的检测模型；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，同时还可以测定出在不同温度下的接触摩擦模型的摩擦系数。此外设计的橡胶摩擦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，并且可以得到材料的摩擦系数以及关系曲线。通过改变温度、湿润状况与压力载荷的外界条件来测定相应的摩擦系数，为以橡胶为主的高分子材料的生产与应用提供直观可靠的技术参数，从而有效提高扩大产品的生产质量与应用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种橡胶摩擦实验机包括基座1、橡胶固定装置、橡胶移动幅度检测装置、橡胶压力加载装置、橡胶摩擦力加载装置、信号采集处理装置，所述的橡胶固定装置固定在基座1上，橡胶移动幅度检测装置直接或间接固定在基座1上，橡胶压力加载装置、橡胶摩擦力加载装置固定在壳体29上，壳体固定在基座1上，信号采集处理装置与橡胶固定装置、橡胶移动幅度检测装置、橡胶压力加载装置、橡胶摩擦力加载装置的控制电路连接，用以采集橡胶的加热温度、橡胶移动幅度、橡胶施加的压力、橡胶加载的摩擦力。

所述的橡胶固定装置包括摩擦平台2、弹性体5、固定座6、加热电阻接线壳7、摩擦台8、热电偶9、排水器19、隔水板20，摩擦平台2上表面固定弹性体5，弹性体5上端固定座6，固定座6上表面固定摩擦台8，摩擦台8顶部设置有隔水板20与热电偶9，摩擦台8上表面设置有实验凹槽81，实验凹槽81的四周设置有加热电阻丝J1，排水器19固定在实验凹槽81的内壁上，实验凹槽81侧壁上端还铣有一个半椭圆凹槽82，便于橡胶试样的装卸，加热电阻丝J1，加热电阻丝J1固定在摩擦台8与实验凹槽81形成的内空腔中，热电偶9用于检测摩擦台8的温度，实验凹槽81上方设置有水管21，水管21固定在壳体29上，弹性体5支承固定座6，同时弹性体5的弹性作用减小固定座6的振幅的影响。