高速滑动摩擦下胎面橡胶区域性磨损面差异演变及其形成机理

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高性能轮胎制品的失效与破坏基本出现在紧急制动过程中。在该过程中会产生剧烈的磨损并显著的改变轮胎胎面的表面接地状态。因此针对苛刻制动工况下的胎面橡胶表面状态与制动性能的研究对高性能轮胎制品的研制具有显著价值。另外,对胎面橡胶在制动过程中的表面形貌演变与形成机理的研究对提升对胎面橡胶摩擦学行为的理解具有理论指导意义。为研究胎面橡胶的摩擦学行为,采用自主研发的高速摩擦试验装置进行了高速滑动摩擦试验。采用扇形橡胶试样与砂轮模拟胎面与路面的接触。通过光学数码显微镜和扫描电子显微镜对磨损表面进行形态分析。从结果来看,磨损表面可分为三个区域,主要分别由拉伸、磨损和压缩作用形成。磨损表面的形态演变主要是由摩擦力促进的水平扩展和磨损促进的垂直扩展造成的。高摩擦速度分别抑制和加速了磨损面的水平和垂直扩展,降低了摩擦系数并造成严重磨损。由于摩擦力与载荷在不同区域的作用差异,不同区域上的主要摩擦磨损行为被通过示意图的形式总结。同时根据研究结果,建议采用适度的加速过程,以避免在摩擦开始时在接触表面发生严重的垂直扩展和不充分的水平扩展,从而达到预期的摩擦学性能。