科学技术创新2020.09
张睿
（江西理工大学建筑与测绘工程学院，
江西赣州341000)作为一种绝缘材料，橡胶在日常生活中的应用广泛[1-4]。两刚
体发生摩擦时，其摩擦系数只与接触面积有关，
无氰镀银而与外部荷载、温度及湿度等因素无关。橡胶与刚体发生摩擦时，由于接触面发生了弹性变形，其摩擦现象变得复杂[5,6]。在橡胶摩擦性能的研究方面，前人做了许多详实而充分的研究，大体上就包括静摩擦系数[7-10]、动摩擦系数[11-14]、填料及助剂对摩擦系数影响[15-16]和滑行速度对摩擦系数影响[17-18]几个方面。
在静摩擦系数方面，Takeshi Yamaguchi 等[12]研究了甘油浸
润下橡胶的高度和方向对静摩擦系数的影响；
硅凝胶贴膜
张文刚[5]研究了橡胶与金属之间的摩擦系数；
王贵一[19]量化了摩擦系数在橡胶与金属摩擦过程中与表面温升的关系。但是不难发现：橡胶与
岩石间的静摩擦系数鲜少研究。本文根据自制的实验装置，
进行了橡胶与岩石间静摩擦系数的研究。
pva抛光轮1理论推导
在岩石上下都依次放置橡胶垫和钢板，用粘结剂使橡胶与钢板形成一个整体。螺栓可以对钢板、橡胶及岩石施加法向荷载，轴向加载装置可以对岩石施加轴向荷载。随着轴向荷载的
增加，岩石相对于橡胶处于临界平衡状态，申智惠
即在即将滑动的静止状态。此时可测得的岩石与橡胶间的静摩擦系数。装置示意图如图1所示。
对每个螺栓施加大小为F 的拉力后，对试件左侧施加轴向压力F N ，试件相对橡胶处于临界平衡状态时，F N 与F 之间存在以下关系：
F N =2fnF (1)其中：n 为螺栓数量；f 为静摩擦因数。2橡胶与岩石间静摩擦系数测定2.1试验装置
垃圾气化橡胶作为非刚体，研究其与外部物体的摩擦时极易产生不
规则变形，本装置创造性的在橡胶的一侧放置一块钢板，
并使其与钢板成为一个整体，用以限制橡胶的变形和位移。对钢板、
橡胶和岩石施加的法向荷载通过螺栓提供。扭矩扳手可以对螺栓施加确定大小的扭矩，通过计算转化为螺栓受到的拉力。在螺栓无螺纹的光滑螺杆部分粘贴应变片，测量不同工况下螺栓收到的拉应变，结果汇总如表1所示。
机器人拉车2.2试验试件
为了更好的研究不同法向荷载下岩石与橡胶间最大静摩擦
系数的关系，与橡胶接触的岩石面积应足够大，
且应保证一定的长度。进行细长杆的压缩试验时，
需同时考虑其压杆稳定问题。综合以上原因，试验岩石的尺寸选取1500mm ×100mm ×60mm 。
摘要：测量不同法向荷载作用下橡胶与岩石间的最大静摩擦系数，
分析了不同法向荷载作用下橡胶的摩擦机理。使用厚度为3mm 和5mm 的橡胶为试验材料，法向荷载分别设置7.71KN 、14.835KN 、21.99KN 、29.115KN 和36.27KN ，试验结果表
明：随着法向荷载的增大，橡胶与岩石间的最大静摩擦系数均呈现先快速减小后缓慢减小的趋势。
关键词：橡胶；法向荷载；摩擦机理Abstract :The maximum static friction coefficient between rubber and rock under different normal loads was measured,and the
friction mechanism of rubber under different normal loads was analyzed.Rubbers with a thickness of 3mm and 5mm were used as test materials.The normal loads were set to 7.71KN,14.835KN,21.99KN,29.115KN,and 36.27KN.The test results show that with the increase of normal load,rubber and rock The maximum static friction coefficient among them all showed a trend of rapid decrease and then slow decrease.
Key words:Rubber;Normal load;Friction mechanism 中图分类号:TU458文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)
09-0026-031-轴向加载装置；2-螺栓；3-钢板；
4-橡胶垫；5-岩石；6-基座平台；7-滚轴；8-挡板；9-支柱
图1测定橡胶摩擦系数试验装置示意图
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