0引言

橡膠回彈性是橡膠制品非常重要的參數(shù)表征之一，在輪胎和其他橡膠制品檢測(cè)中，回彈性不僅直接影響輪胎的減震效果和噪音大小，更是表征炭黑比例不同生熱的重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。輪胎在行駛過程中會(huì)逐漸老化，降低在極寒天氣和高溫天氣下的性能，對(duì)車輛行駛造成安全隱患，對(duì)于行駛少但放置久的輪胎，表面花紋雖然清晰，但是在遇到低溫天氣時(shí)的回彈性指標(biāo)變化會(huì)直接造成安全隱患，因此，監(jiān)測(cè)輪胎回彈性變化，對(duì)于出現(xiàn)低溫天氣地區(qū)的客運(yùn)貨運(yùn)車輛具有重大意義。

根據(jù)GB1681標(biāo)準(zhǔn)和GB/T6670-2008，回彈性的測(cè)試目前主要采用的是盧柯擺，斯科伯?dāng)[，澤比尼擺和GB/T6670-2008 海綿回彈性實(shí)驗(yàn)器。上述儀器巧妙的運(yùn)用機(jī)械構(gòu)造，利用回彈距離與沖擊距離的比率表征成回彈性。計(jì)算準(zhǔn)確，但是距離法為了獲得更明顯的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和減少誤差，需要自然提供較大的初始距離以有利于測(cè)試更加準(zhǔn)確。這就導(dǎo)致測(cè)試需要制成標(biāo)準(zhǔn)式樣才能測(cè)試，無(wú)法測(cè)試和監(jiān)測(cè)實(shí)際制品的回彈變化情況。

磁感應(yīng)線圈法采取監(jiān)測(cè)碰撞前初始速度V1和回彈后回彈最大速度V2的方法計(jì)算回彈性，即:

回彈性 = (V2/V1)²*100%。

采用鐵磁體切割磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電壓大小表征瞬時(shí)速度大小，減少了測(cè)量回彈高度所造成的儀器占地問題，同時(shí)，由于這一過程的瞬時(shí)速度可以用磁感應(yīng)線圈電壓全部表示出來(lái)，可以通過速度時(shí)間曲線所反映出的輕易計(jì)算出碰撞過程的時(shí)間t.通過時(shí)間進(jìn)而動(dòng)態(tài)測(cè)量硬度，從而更接近于橡膠在真實(shí)工作狀態(tài)時(shí)的硬度。具有方便攜帶，測(cè)試試樣形狀實(shí)驗(yàn)要求范圍更廣，能不破壞成品測(cè)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)?？梢噪S時(shí)測(cè)試橡膠制品的回彈性，但是由于測(cè)試制品形狀，厚度，測(cè)試溫度發(fā)生變化，對(duì)于測(cè)試誤差數(shù)據(jù)需要實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行誤差分析，測(cè)試便攜回彈儀在這些接近實(shí)際使用狀態(tài)的溫度形狀下的與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)件的誤差。印證儀器的可靠性。

1便攜回彈儀原理

1.1測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)BS ISO 4662:2017，回彈性采取直線或者圓形擺加載的球狀物沖擊平面或者是平行平面檢測(cè)物，通過撞擊后的能量比撞擊前的能量比對(duì)，來(lái)測(cè)試橡膠回彈性。傳統(tǒng)意義上的能量測(cè)試，是通過沖擊體靜止和反彈后達(dá)到動(dòng)能為零時(shí)，撞擊前后重力勢(shì)能比例來(lái)計(jì)算橡膠回彈性。

磁感應(yīng)測(cè)量法采取測(cè)試撞擊前后沖擊體速度的方法，表示碰撞前后動(dòng)能變化

此方法屬于BS ISO 4662:2017標(biāo)準(zhǔn)中的通過檢測(cè)撞擊前和撞擊后的速度方法，來(lái)測(cè)量撞擊前后能量變化，測(cè)量原理可行，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。¹

1.2速度表征原理

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，線圈的感應(yīng)電壓與磁通量變化速率成正比。

沖擊體中有一永磁體，當(dāng)利用彈簧彈出一個(gè)沖擊體，磁體經(jīng)過線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電壓

V = n * B * v

n為線圈匝數(shù)，B為磁體強(qiáng)度系數(shù)（磁通量除以內(nèi)徑面積），v為速度

n和B這兩個(gè)參數(shù)短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有變化，因此電壓與速度成正比關(guān)系：

V = k * v

沖擊速度VA和 回彈速度VB的比值，根據(jù)回彈高度與速度平方成正比的原理：

回彈性 = (vb / va)²

回彈性等于線圈低電壓（Vb)于高電壓(Va)的比值的平方。

由于永磁體的檢測(cè)撞擊位移X1和回彈位移X2之間距離較短，撞擊過程中永磁體移動(dòng)范圍都在線圈范圍之內(nèi)，所以阻滯速度的楞次電流時(shí)間很短，不足以影響速度變化。且電路中的電阻值比較大，線圈的電流比較小，因此磁感應(yīng)線圈楞次定律所產(chǎn)生的的逆變化電流影響，對(duì)沖擊速度的阻滯作用可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響測(cè)試回彈性的結(jié)果。（來(lái)自發(fā)明者技術(shù)支持）

2實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

2．1主要測(cè)試樣品、測(cè)試儀器、測(cè)試設(shè)備參數(shù)

主要測(cè)試按樣品

標(biāo)準(zhǔn)回彈校準(zhǔn)膠塊（廠家提供）33%55%71%

（實(shí)驗(yàn)室自制）順丁橡膠配方

主要實(shí)驗(yàn)儀器

Rheomix3000OS Haake轉(zhuǎn)矩流變儀 德國(guó)HAAKE公司；Ф16×320mm雙輥筒開煉機(jī) 上海雙翼橡塑有限公司；GT-M2000-A型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀 高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；XLZ-25T平板硫化機(jī) 青島第三橡膠機(jī)械廠；GT-7016-AR氣壓自動(dòng)切片機(jī) 高鐵檢測(cè)儀有限公司；HD-10橡膠厚度計(jì) 上?；C(jī)械四廠；GT-XB320M型電子天平 高鐵檢測(cè)儀器有限公司；擺錘回彈儀 高鐵檢測(cè)儀器有限公司；便攜回彈與動(dòng)態(tài)硬度測(cè)試儀（D型） 青島聯(lián)強(qiáng)同創(chuàng)公司；加熱烘箱 冷凍箱 富光保溫杯

硫化特性測(cè)試：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16584-1996，無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，角度0.5°。

硫化橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能測(cè)試：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T528-2009。

擺錘回彈儀回彈性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) GB/1681

便攜回彈與動(dòng)態(tài)硬度測(cè)試儀（D型）BS ISO 4662:2017

其他測(cè)試和實(shí)驗(yàn)操作均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（測(cè)試有效范圍20%-80%）

2.2對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)式樣對(duì)比實(shí)驗(yàn)

用國(guó)標(biāo)13mm厚度硫化膠，用擺錘回彈儀和便攜式回彈儀分別測(cè)試A（廠家提供回彈55%）B(實(shí)驗(yàn)室膠料30%）,C膠料（廠家提供回彈71%）

2.2.2溫度標(biāo)準(zhǔn)式樣對(duì)比實(shí)驗(yàn)

厚度形狀相同，測(cè)試方法與一組一致。低溫組測(cè)試：放入冷凍箱內(nèi)制備-20℃，-15，-10℃，-5℃，0℃式樣，根據(jù)橡膠溫度傳熱速度，冷凍箱溫度比測(cè)試降低0.3℃。放置40min,鑷子，保溫杯一并放入。降溫后，用鑷子放入保溫杯，迅速快速拿到測(cè)試臺(tái)。

高溫組操作30℃，40℃，50℃，60℃，70℃放入烘箱加熱，比實(shí)際溫度增加1℃。操作同上。用擺錘回彈儀和便攜回彈儀分別測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣塊，比對(duì)測(cè)量誤差。

2.2.3實(shí)際厚度下對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)回彈對(duì)比實(shí)驗(yàn)

取37.33mm(遠(yuǎn)超過大部分橡膠制品厚度),24.83mm（兩倍輪胎胎面膠厚度）,12.36mm（印刷膠輥和輪胎胎面膠）6.38mm(低厚度邊界1),2.83mm(低厚度邊界2)1.83mm（低厚度邊界測(cè)試3）

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1標(biāo)準(zhǔn)回彈組

表1-標(biāo)準(zhǔn)回彈測(cè)試

國(guó)際上規(guī)定，相對(duì)誤差低于5%，為測(cè)試準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明便攜回彈儀在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，測(cè)試值符合要求。

3.2溫度變化組

3.21高溫變化組

                        表2-高溫組回彈測(cè)試

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在30℃-60℃，相對(duì)誤差小于5%，符合標(biāo)準(zhǔn)，另外我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的想象，在本次實(shí)驗(yàn)中，隨著試樣溫度的提高，橡膠回彈性逐漸增加，溫度讓回彈性提高。

3.22低溫變化組

                        表3-低溫組回彈測(cè)試

低溫變化組數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明在-20℃-0℃低溫條件下，回彈測(cè)試準(zhǔn)確可靠

3.3實(shí)際厚度變化組

                      表4-厚度組回彈測(cè)試

便攜回彈儀可以隨時(shí)測(cè)試成品件的回彈，我們猜測(cè)，橡膠制品厚度會(huì)對(duì)制品回彈測(cè)試造成影響，選取37.33mm(遠(yuǎn)超過大部分橡膠制品厚度),24.83mm（兩倍輪胎胎面膠厚度）,12.36mm（印刷膠輥和輪胎胎面膠）6.38mm(低厚度邊界1),2.83mm(低厚度邊界2)1.83mm（低厚度邊界測(cè)試3）探索高厚度和低厚度的測(cè)試失效邊界。檢測(cè)回彈儀實(shí)際應(yīng)用范圍。和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)件要求不同，根據(jù)橡膠工業(yè)應(yīng)用實(shí)際，測(cè)試變化值絕對(duì)值5以內(nèi)，則說(shuō)明對(duì)該厚度測(cè)試有效。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，37.33mm(遠(yuǎn)超過大部分橡膠制品厚度),24.83mm（兩倍輪胎胎面膠厚度）,12.36mm（印刷膠輥和輪胎胎面膠）6.38mm(低厚度邊界1),2.83mm(低厚度邊界2)，數(shù)據(jù)有效。1.83mm（低厚度邊界測(cè)試3） 失效。

4結(jié)論

在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)試，實(shí)驗(yàn)儀器便攜式回彈儀相對(duì)誤差值小于5%，數(shù)據(jù)可靠。

在溫度變量下，高溫組在不超過回彈80%，溫度低于60℃符合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求，相對(duì)誤差值小于5%，數(shù)據(jù)可靠，在橡膠70℃時(shí)，橡膠回彈超出原回彈10%時(shí)，橡膠分子過于活躍，能量高，加上接近測(cè)試邊界，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，測(cè)量失效，但同時(shí)數(shù)據(jù)也表明，工業(yè)應(yīng)用在70℃時(shí)依然非常準(zhǔn)確。

低溫組在-20℃以上，均符合相對(duì)誤差值小于5%的要求，便攜式測(cè)試數(shù)據(jù)可靠。

實(shí)際應(yīng)用有效厚度測(cè)試中，最高厚度37.33mm測(cè)試符合工業(yè)要求，低厚度2.83mm以上符合要求，厚度1.83mm失效。

引文

BSI  ISO4662-2017  Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of rebound resilience（硫化橡膠或熱塑性橡膠回彈彈性的測(cè)定）第4項(xiàng)，Principle .原理

A test piece with plane, parallel surfaces is impacted on one surface by a linearly or circularly oscillatingbody, the impacting surface of which is spherical. The rebound resilience is determined by measurement of the energy of the impacting mass immediately before and after impact.

NOTE:Conventionally, the input and output energies of the moving mass have been determined by observing the potential energy of the mass when at rest before moving to impact the test piece and on reaching zero velocity after rebound. The detailed escriptions of the apparatus described in this document follow this convention. However, it is equally acceptable to measure the input and output energies of the moving mass by observing its velocity immediately before and after impact and calculating the kinetic energies.

翻譯：

一種具有平面、平行表面的試件，在一個(gè)表面上受到線性或圓形振蕩體的沖擊，其沖擊面為球面。反彈彈性是通過測(cè)量沖擊前后的沖擊質(zhì)量的能量來(lái)確定的。

注：傳統(tǒng)上，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的輸入和輸出能量是通過觀察質(zhì)量在移動(dòng)撞擊試件之前處于靜止時(shí)的勢(shì)能以及在反彈后達(dá)到零速度時(shí)的勢(shì)能來(lái)確定的。本文檔中所描述的設(shè)備的詳細(xì)描述遵循此慣例。然而，通過觀察運(yùn)動(dòng)質(zhì)量在撞擊前后的速度和計(jì)算動(dòng)能來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的輸入和輸出能量同樣是可以的。