طراحي، ساخت و ارزيابي دستگاه اندازه گيري ضريب اصطكاك لاستيك

Design, Construction, and Evaluation of Rubber Friction Tester

تعيين ضريب اصطكاك لاستيك با سطوح ديگر از عوامل كليدي در مطالعه برهم كنش قطعات لاستيكي با سطوح ناهموار (در ابعاد ميكرومتر تا ميلي متر) مانند برهم كنش لاستيك-جاده، است. ضريب اصطكاك آميزه هاي لاستيكي با عواملي هم چون خواص گرانروكشساني آميزه، خواص ناهمواري سطح و عوامل فرايندي مانند فشار اسمي و سرعت لغزش، در ارتباط است. به دليل نياز مبرم به اندازه گيري ضريب اصطكاك لاستيك روي سطوح مختلف و تعيين اثر عوامل ذكر شده، دستگاهي بدين منظور طراحي و ساخته شد كه قابليت تغيير پيوسته فشار اسمي و سرعت لغزش را دارد. آميزه رويه تاير سواري، به عنوان يكي از پركاربردترين آميزه ها در بحث اصطكاك و سايش لاستيك، براي ارزيابي دستگاه مورد نظر انتخاب شد. محدوده خواص گرانروكشساني اين آميزه با تغيير تركيب درصد لاستيك هاي استيرن- بوتادان (SBR) و بوتادي ان (BR) معين شد. هم چنين، اثر ناهمواري سطوح با انتخاب كاغذهاي سيليكون كاربيد با زبري متفاوت بررسي شد. بررسي هاي آماري نشان داد، دستگاه اندازه گيري ضريب اصطكاك دقت زيادي دارد و بررسي اثر اين عوامل را بر ضريب اصطكاك لاستيك ميسر مي سازد. افزايش فشار اسمي و سرعت لغزش به ترتيب باعث كاهش و عبور از بيشينه اي در ضريب اصطكاك شد. در ضمن، ضريب اتلاف آميزه و عدم تقارن توزيع ناهمواري سطح بيشترين اثر را بر تغييرات ضريب اصطكاك لاستيك دارد.

Coefficient of friction (COF) for rubber parts is one of the key parameters in their interaction with solid rough surfaces (micrometer to millimeter scales), such as tire-road interactions. COF of rubber depends on viscoelastic properties of rubber, roughness characteristics of the counter-part surface, and process variables such as contact nominal pressure and sliding speed. Due to the need for measuring COF for rubber, a new friction tester, with continuous variation of nominal pressure and sliding speed, was designed and constructed in order to assess the effect of above mentioned parameters. Tire tread compounds, as the most common rubber part in the field of rubber tribology, was used for this purpose. Viscoelastic properties of compounds were varied by changing composition of styrene-butadiene rubber (SBR) and butadiene rubber (BR) in the blend. Effect of surface roughness was evaluated by using silicon-carbide papers with different roughness parameters. By statistical analysis it was shown that the designed friction tester has high accuracy in measuring the coefficient of friction of rubber and differentiating the effective parameters. Increasing the nominal pressure led to reduction of COF and increase in sliding speed forced it through a maximum. In conclusion, the loss factor of the compound and asymmetry in roughness distribution of the counter-surface are considered as the most effective parameters on COF of rubber.