[發明專利]一種橡膠摩擦實驗機及實驗方法

在審

• 申請號: 201710632278.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107449732A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李安玲;王濤;劉松鋒;孔令豪;楊慷;郭婭晨;周楊京
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所(普通合伙)41116
• 代理人: 楊紅軍

技術領域

本發明屬于高分子材料性能檢測領域，涉及一種以橡膠為主的高分子材料摩擦性能的檢測，特別的說，指一種摩擦實驗機及實驗方法。

背景技術

現如今，由于橡膠是具高彈特性且形變可逆的高分子聚合物材料，故橡膠相比較于其他大多數固態材料，其摩擦特性會比較特殊。此外，橡膠含有不可忽視的內摩擦，這一特性使得橡膠的真實接觸面積與其接觸壓力載荷之間呈現非線性關系。因此，研究在不同外界環境條件對橡膠摩擦性能進行檢測，這對于橡膠的生產加工以及橡膠在實際生活中的應用都具有重要意義。影響橡膠的摩擦尤其是滑動摩擦的因素很多，比如：材料性質、滑動速度、溫度、接觸面干濕程度和表面粗糙度。對于以橡膠為主的高分子材料，如日常生活中最常見的輪胎，研究表明：輪胎的摩擦通常分為三種滑動摩擦、滾動摩擦以及潤滑摩擦。對于輪胎的滑動摩擦與塊狀橡膠的滑動摩擦模型類似，滑動摩擦主要是由于道路表面與輪胎接觸面之間的粘附結點和輪胎基體的滯后引起的，并且在光滑且干燥的路面上以粘附摩擦力為主，另外還受到道路表面狀況和輪胎胎面滑動速度、局部溫度條件與接觸面狀況的因素影響；在潮濕的路面上，粘附摩擦力將出現較大程度的下降，主要是以滯后摩擦力的作用為主。由此可知，實際條件下高分子材料的摩擦性能受到溫度、接觸面狀況、壓力條件與其他多種因素的影響，因此根據實際狀況不斷靈活的調整外界條件去檢測高分子材料摩擦性能具有重要的現實意義。

據調查，現有技術中研究橡膠摩擦特性的實驗設備如恒牽引式摩擦儀、恒速式摩擦儀、擺式摩擦儀仍有一定的局限性，例如摩擦介質單一，不易更換載荷施加。目前各類橡膠摩擦試驗機，主要以測定橡膠摩擦系數為主要目標，不適于橡膠摩擦與壓力、溫度、接觸面干濕程度的研究內容。因此研制一種這類檢測設備是業內專業人員的科研任務。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，尋求設計和提供一種能夠有效地模擬真實工況下對橡膠類高分子材料的摩擦性能進行檢測和分析的實驗設備及實驗方法，解決了現有檢測技術無法在高溫、高壓、濕潤的條件下進行橡膠摩擦研究的問題。其中實驗機結構設計合理，零部件調整容易，試驗范圍廣，具有矩形摩擦頭，試樣裝卸更換方便，不易損壞，實驗數據測量準確的優點。此外該實驗方法所測的試驗結果具有與實際摩擦一致性好的優點。

為了實現上述目的，發明的設計思路是將實際應用中以橡膠為主的高分子材料在不同工作環境下的摩擦情形簡化為試樣材料與不同表面質量規格的砂輪相互接觸摩擦的檢測模型；設計的裝置不僅能夠直接反應出試樣與接觸面在不同壓力載荷作用下的摩擦情形，同時還可以測定出在不同溫度下的接觸摩擦模型的摩擦系數。此外設計的橡膠摩擦檢測裝置可方便的測定試樣材料與接觸樣板間的摩擦關系，并且可以得到材料的摩擦系數以及關系曲線。通過改變溫度、濕潤狀況與壓力載荷的外界條件來測定相應的摩擦系數，為以橡膠為主的高分子材料的生產與應用提供直觀可靠的技術參數，從而有效提高擴大產品的生產質量與應用范圍。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種橡膠摩擦實驗機包括基座1、橡膠固定裝置、橡膠移動幅度檢測裝置、橡膠壓力加載裝置、橡膠摩擦力加載裝置、信號采集處理裝置，所述的橡膠固定裝置固定在基座1上，橡膠移動幅度檢測裝置直接或間接固定在基座1上，橡膠壓力加載裝置、橡膠摩擦力加載裝置固定在殼體29上，殼體固定在基座1上，信號采集處理裝置與橡膠固定裝置、橡膠移動幅度檢測裝置、橡膠壓力加載裝置、橡膠摩擦力加載裝置的控制電路連接，用以采集橡膠的加熱溫度、橡膠移動幅度、橡膠施加的壓力、橡膠加載的摩擦力。

所述的橡膠固定裝置包括摩擦平臺2、彈性體5、固定座6、加熱電阻接線殼7、摩擦臺8、熱電偶9、排水器19、隔水板20，摩擦平臺2上表面固定彈性體5，彈性體5上端固定座6，固定座6上表面固定摩擦臺8，摩擦臺8頂部設置有隔水板20與熱電偶9，摩擦臺8上表面設置有實驗凹槽81，實驗凹槽81的四周設置有加熱電阻絲J1，排水器19固定在實驗凹槽81的內壁上，實驗凹槽81側壁上端還銑有一個半橢圓凹槽82，便于橡膠試樣的裝卸，加熱電阻絲J1，加熱電阻絲J1固定在摩擦臺8與實驗凹槽81形成的內空腔中，熱電偶9用于檢測摩擦臺8的溫度，實驗凹槽81上方設置有水管21，水管21固定在殼體29上，彈性體5支承固定座6，同時彈性體5的彈性作用減小固定座6的振幅的影響。