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冰雪路面车辆防滑技术的研究
宋扬 王冰
mm 的光滑透明橡胶半球体，目的是为了观察接
触界面的瞬时物理现象。在一可变速旋转的圆形玻璃板上制冰，冰面经过磨光，产生的滑行
速度范围为 ~1000mm/s。用来做冰道的水是一般蒸馏水，导电率为 ,含
有离子杂质，PH=，总固溶浓度为 25g/m3~30g/m3。摩擦副及加载系统封闭在一冷冻室中。
研究表明，橡胶可以很好地粘着在冷冰上，但当冰接近其熔点时，粘着和摩擦几乎丧失殆尽。
测试结果如图 1 所示，可以看出，在中等滑速下~20。C 时的摩擦系数特别高；而在冰面温
度大于~10。C 时对所有的速度条件，摩擦系数都呈急剧下降趋势，当高于?5。C 时则降低
至很低值了，例如-1。C 且速度小于 1mm/s 时摩擦系数仅为 。若冰道熔化，橡胶以同样
的低速度在支撑玻璃板上滑行，摩擦系数却为 +或- ；只有当速度增大到 10mm/s 或更
高时，水润滑玻璃板上的摩擦系数才能降低至接近熔点冰，此时产生了弹流润滑。Shimizhu
在室内结冰转鼓上，对带钉轮胎和普通轮胎作了一系列实验，结果表明随冰面温度的上升，
摩擦系数总体上也呈下降趋势如图 2 所示。

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那么随着冰面温度的上升，橡胶的摩擦性能为什么会出现上述现象呢？实验发现，当冰
温度低于—15%时橡胶—冰界面上产生了 Schallamach 波（图 3）［2］。

这种波的存在表明摩擦界面之间有强烈的粘附作用，从而产生了高的牵引力。此时，冷
冰可视为同玻璃一样的刚性基片，界面粘附取决于表面间相互引力和橡胶的粘弹性能。当温
度高于—10。C 时，冰的流动性能产生了实质性的变化，若滑速较低则 Schallamach 波在橡
胶界面中趋于消失，且随温度的升高，冰面层更容易屈服，摩擦系数显著下降，若滑速增加
直至表层冰流动适应不了橡胶高速位移时，便可能产生 Schallamach 波，导致牵引力的增大，
在暖冰上低速滑行时的牵引力更大程度上