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驗數(shù)據(jù)。輪胎在行駛過程中會逐漸老化，降低在極寒天氣和高溫天氣下的性能，對車輛行駛造成安全隱患，對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的回彈性指標(biāo)變化會直接造成安全隱患，因此，監(jiān)測輪胎回彈性變化，對于出現(xiàn)低溫天氣地區(qū)的客運貨運車輛具有重大意義。

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 海綿回彈性實驗器。上述儀器巧妙的運用機(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。計算準(zhǔn)確，但是距離法為了獲得更明顯的實驗數(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試更加準(zhǔn)確。這就導(dǎo)致測試需要制成標(biāo)準(zhǔn)式樣才能測試，無法測試和監(jiān)測實際制品的回彈變化情況。

磁感應(yīng)線圈法采取監(jiān)測碰撞前初始速度V1和回彈后回彈最大速度V2的方法計算回彈性，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速度大小，減少了測量回彈高度所造成的儀器占地問題，同時，由于這一過程的瞬時速度可以用磁感應(yīng)線圈電壓全部表示出來，可以通過速度時間曲線所反映出的輕易計算出碰撞過程的時間t.通過時間進(jìn)而動態(tài)測量硬度，從而更接近于橡膠在真實工作狀態(tài)時的硬度。具有方便攜帶，測試試樣形狀實驗要求范圍更廣，能不破壞成品測量準(zhǔn)確的特點。可以隨時測試橡膠制品的回彈性，但是由于測試制品形狀，厚度，測試溫度發(fā)生變化，對于測試誤差數(shù)據(jù)需要實驗來進(jìn)行誤差分析，測試便攜回彈儀在這些接近實際使用狀態(tài)的溫度形狀下的與實驗室標(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物，通過撞擊后的能量比撞擊前的能量比對，來測試橡膠回彈性。傳統(tǒng)意義上的能量測試，是通過沖擊體靜止和反彈后達(dá)到動能為零時，撞擊前后重力勢能比例來計算橡膠回彈性。

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

此方法屬于BS ISO 4662:2017標(biāo)準(zhǔn)中的通過檢測撞擊前和撞擊后的速度方法，來測量撞擊前后能量變化，測量原理可行，符合國際標(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)利用彈簧彈出一個沖擊體，磁體經(jīng)過線圈時，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這兩個參數(shù)短時間內(nèi)不會有變化，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范圍都在線圈范圍之內(nèi)，所以阻滯速度的楞次電流時間很短，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，對沖擊速度的阻滯作用可以忽略不計，不會影響測試回彈性的結(jié)果。（來自發(fā)明者技術(shù)支持）

2實驗與驗證

2．1主要測試樣品、測試儀器、測試設(shè)備參數(shù)

主要測試按樣品

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

（實驗室自制）順丁橡膠配方

主要實驗儀器

Rheomix3000OS Haake轉(zhuǎn)矩流變儀 德國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氣壓自動切片機(jī) 高鐵檢測儀有限公司；HD-10橡膠厚度計 上海化工機(jī)械四廠；GT-XB320M型電子天平 高鐵檢測儀器有限公司；擺錘回彈儀 高鐵檢測儀器有限公司；便攜回彈與動態(tài)硬度測試儀（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

硫化特性測試：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16584-1996，無轉(zhuǎn)子硫化儀，角度0.5°。

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

擺錘回彈儀回彈性測試標(biāo)準(zhǔn) GB/1681

便攜回彈與動態(tài)硬度測試儀（D型）BS ISO 4662:2017

其他測試和實驗操作均符合國家標(biāo)準(zhǔn)（測試有效范圍20%-80%）

2.2對比實驗

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)式樣對比實驗

用國標(biāo)13mm厚度硫化膠，用擺錘回彈儀和便攜式回彈儀分別測試A（廠家提供回彈55%）B(實驗室膠料30%）,C膠料（廠家提供回彈71%）

2.2.2溫度標(biāo)準(zhǔn)式樣對比實驗

厚度形狀相同，測試方法與一組一致。低溫組測試：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，迅速快速拿到測試臺。

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

2.2.3實際厚度下對比標(biāo)準(zhǔn)回彈對比實驗

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（低厚度邊界測試3）

3實驗結(jié)果與分析

3.1標(biāo)準(zhǔn)回彈組

表1-標(biāo)準(zhǔn)回彈測試

國際上規(guī)定，相對誤差低于5%，為測試準(zhǔn)確，實驗數(shù)據(jù)說明便攜回彈儀在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，測試值符合要求。

3.2溫度變化組

3.21高溫變化組

                        表2-高溫組回彈測試

實驗數(shù)據(jù)表明，在30℃-60℃，相對誤差小于5%，符合標(biāo)準(zhǔn)，另外我們發(fā)現(xiàn)一個有趣的想象，在本次實驗中，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-低溫組回彈測試

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

3.3實際厚度變化組

                      表4-厚度組回彈測試

便攜回彈儀可以隨時測試成品件的回彈，我們猜測，橡膠制品厚度會對制品回彈測試造成影響，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（低厚度邊界測試3）探索高厚度和低厚度的測試失效邊界。檢測回彈儀實際應(yīng)用范圍。和實驗室標(biāo)準(zhǔn)件要求不同，根據(jù)橡膠工業(yè)應(yīng)用實際，測試變化值絕對值5以內(nèi)，則說明對該厚度測試有效。

實驗數(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（低厚度邊界測試3） 失效。

4結(jié)論

在標(biāo)準(zhǔn)條件下測試，實驗儀器便攜式回彈儀相對誤差值小于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℃符合實驗室測試要求，相對誤差值小于5%，數(shù)據(jù)可靠，在橡膠70℃時，橡膠回彈超出原回彈10%時，橡膠分子過于活躍，能量高，加上接近測試邊界，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，測量失效，但同時數(shù)據(jù)也表明，工業(yè)應(yīng)用在70℃時依然非常準(zhǔn)確。

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

實際應(yīng)用有效厚度測試中，最高厚度37.33mm測試符合工業(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定）第4項，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。反彈彈性是通過測量沖擊前后的沖擊質(zhì)量的能量來確定的。

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