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轮胎橡胶摩擦与磨耗的评价手段与特点

发布时间:2019-5-16 10:2:58  浏览:

由于橡胶摩擦的复杂现象和不同机理,对橡胶摩擦的研究以及评价也在持续探索中。尽管ASTM 标准收集了测试轮胎湿滑性能的方法,但对硫化橡胶摩擦系数的测定仍没有成熟的定论。我国化工行业标准HG/T 2729—95《硫化橡胶与薄片摩擦系数的测定(滑动法)》,主要对目前传真机设备中有摩擦输送要求的橡胶配件的摩擦测定提出了一定的参考标准。

1、橡胶摩擦的宏观实验方法

对橡胶的摩擦性能测定,之前主要通过磨耗性能来体现。橡胶的磨耗是一种常见现象。耐磨性能的优劣很大程度上决定着橡胶产品的使用寿命,如AKRON耐磨试验机、DIN耐磨试验机AKRON耐磨试验机是将试样与砂轮在一定倾斜角度和一定的负荷作用下进行摩擦,测定试样一定里程的磨耗体积;DIN耐磨试验机是将橡胶试样与砂纸表面摩擦一定距离后,评估试料表面的磨耗状况。但是二者不能揭示摩擦行为的机理,而且其实验数据存在较大误差。

 DIN耐磨试验机, AKRON耐磨试验机

通过确定一些参数并计算橡胶硫化胶在玻璃板上的摩擦系数,就可以推算出轮胎在不同路面上的抗湿滑性能。因此橡胶摩擦系数的测定对摩擦性能的评价也是非常有意义的。现有的试验仪器除了HG/T 2729—95中提到的之外,还有部分特定仪器,如动静摩擦系数测定仪,可以设定不同的负载、不同摩擦副及相对摩擦速度对摩擦性能的影响。另外,多功能摩擦磨损试验仪UMT-2是模拟了钢球在橡胶试片上的往复运动,同样可以设定不同负载、摩擦速度以及温度等条件。对UMT-2测定橡胶的摩擦的研究较少,但其试验数据较前者更加准确,可以进行更加深入的研究。

 

 

 

2、胶摩擦行为的微观表征

随着扫描电镜、X射线能谱、透射电镜、原子力显微镜等先进仪器的出现,人们对摩擦行为的微观世界的了解有了更强有力的手段,对橡胶材料的摩擦磨损机理的研究也越加直观。

通过扫描电镜、体视显微镜,可以对摩擦表面进行几十倍到上万倍的放大观察,与橡胶摩擦机理相结合,验证橡胶摩擦行为的影响因素及特点;X射线能谱、透射电镜和原子力显微镜能够分析橡胶内部结构的存在状态及运动情况,推测橡胶大分子的内摩擦行为。这些微观表征手段为橡胶摩擦行为提供了有力的证明。一种新的橡胶摩擦材料动态黏弹性的超声评价法,建立了适于橡胶摩擦材料动态黏弹性的超声无损评价系统,为橡胶摩擦特性的研究及在线无损评价提供了新的方法。

3、摩擦学的仿真研究

数值仿真是数值理论计算与计算机结合而发展起来的新技术。在摩擦学领域,对摩擦磨损的仿真技术研究也正蓬勃兴起——主要是模拟橡胶与填料之间的关系。比较容易的是模拟一个颗粒状刚性粒子和一个链状柔性大分子,之后再考虑复杂形态的模拟。将这类手段应用于复杂的摩擦磨损问题是十分有效的。图4为钢球与橡胶摩擦Y轴的变形量的变化模拟。

 钢球与橡胶摩擦Y轴的变形量的变化模拟

将仿真模拟结合物理试验结果和微观图像,通过电脑的模拟使橡胶摩擦的微观过程“可视化”,以及对不同受力情况下胶料进行的模拟和预测,又使橡胶摩擦行为研究走上了一个新台阶。

橡胶的摩擦行为及其机理非常复杂,目前的研究手段越来越丰富,从物理性能的摩擦磨耗到微观表征,以及仿真模拟,都有利于揭示橡胶摩擦行为中的机理。同时,虽然橡胶摩擦的表征手段越来越完善,仍不能确定哪一种或几种表征手段更为有效,对摩擦磨损机理的探索仍将是一个长期的过程。

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