饒國(guó)城，楊藝歡

(1.廣東省惠州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東 惠州 516000;2.國(guó)家鞋材及鞋產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(廣東)，廣東 惠州 516321)

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料

選擇橡膠材料作為試驗(yàn)材料，使用400號(hào)砂紙打磨測(cè)試面。陶瓷磚介面：吸水率≤0.5%的干壓陶瓷磚，厚度為(10±1)mm，依據(jù)GB/T3093.6—2017附錄A規(guī)定的試驗(yàn)方法測(cè)定陶瓷磚的干式摩擦系數(shù)在0.57～0.63之間。

1.1.2 儀器

HY-782PS 電腦系統(tǒng)鞋子止滑試驗(yàn)機(jī)，東莞市恒宇儀器有限公司；GT-7024-E1 空氣循環(huán)烘箱，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；KMF 240 恒溫恒濕箱，德國(guó)賓得；400號(hào)砂紙，設(shè)備廠家提供；方形裁刀：長(zhǎng)(70±0.1)mm，寬(50±0.1)mm。

1.2 防滑性能測(cè)試

1.2.1 試樣制備

從橡膠片材上，使用方形裁刀在片材上裁出70mm×50mm的試樣，試樣測(cè)試面均用400號(hào)砂紙打磨平整。

1.2.2 測(cè)試方法

本試驗(yàn)采用GB/T 3903.6—2017[2]中的后跟測(cè)試模式作為試驗(yàn)方法，測(cè)定橡膠材料在干態(tài)的陶瓷磚界面上的摩擦系數(shù)，防滑測(cè)試在(23±2)℃，相對(duì)濕度(50±5)%的環(huán)境下進(jìn)行，試驗(yàn)速度為(0.30±0.03)m/s；垂直載荷為(400±20)N，由一名持證上崗檢驗(yàn)員經(jīng)過(guò)儀器使用培訓(xùn)合格后測(cè)試10次，記錄每次測(cè)試結(jié)果，結(jié)果保留2位小數(shù)。

測(cè)試完成后，將樣品放入老化試驗(yàn)箱，在-20℃的高溫下老化72h后，在溫度(23±2)℃、相對(duì)濕度(50±5)%條件下放置2h，測(cè)試面使用400號(hào)砂紙打磨平整后進(jìn)行防滑性能測(cè)試。低溫測(cè)試完成后，將樣品放入老化試驗(yàn)箱，在70℃的高溫下老化72h后，在溫度(23±2)℃、相對(duì)濕度(50±5)%條件下放置2h，測(cè)試面使用400號(hào)砂紙打磨平整后進(jìn)行防滑性能測(cè)試。

2 數(shù)學(xué)模型及不確定度分量來(lái)源

動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型:

其中：μ為動(dòng)摩擦系數(shù)，F(xiàn)為垂直樣品方向的壓力，f為試樣在滑動(dòng)開始后0.3s～0.6s之間的平均摩擦力。動(dòng)摩擦系數(shù)和表面的粗糙度有關(guān)，而和接觸面積的大小無(wú)關(guān)，因此忽略樣品尺寸的影響；而打磨樣品由同一操作人員打磨，忽略試樣表面打磨導(dǎo)致的影響。在測(cè)試環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的情況下，外底耐磨試驗(yàn)過(guò)程中的不確定度分量來(lái)源主要包括四個(gè)方面：

(1)測(cè)試的重復(fù)性引入的不確定度(A類不確定度)；(2)所用設(shè)備引入的不確定度(包括垂直載荷和水平方向摩擦力的力值傳感器精度)；(3)數(shù)值計(jì)算修約引入的不確定度；(4)介面的表面粗糙度。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)試重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(μ)

防滑測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 橡膠防滑試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表1的數(shù)據(jù)計(jì)算在陶瓷磚介面上防滑性能的標(biāo)準(zhǔn)偏差S(μ)，見式(1)。測(cè)試重復(fù)性導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度見式(2)。

(1)

(2)

則三次測(cè)試對(duì)應(yīng)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

溫度試驗(yàn)前：S(μB)=0.020，urel(μB)=0.023

低溫試驗(yàn)后：S(μL)=0.0067，urel(μL)=0.0075

高溫試驗(yàn)后：S(μH)=0.0067，urel(μH)=0.0081

3.2 所用設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

試驗(yàn)過(guò)程中所用設(shè)備主要為鞋子止滑試驗(yàn)機(jī)。鞋子止滑試驗(yàn)機(jī)導(dǎo)致不確定度的分量主要包括試樣防滑性能測(cè)試的重復(fù)性，垂直載荷、滑動(dòng)速度、拉向力(摩擦力)和角度的校準(zhǔn)。

3.2.1 鞋子止滑試驗(yàn)機(jī)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(μ′)

由于止滑測(cè)量過(guò)程中拉向力(摩擦力)重復(fù)性導(dǎo)致的不確定度已經(jīng)包含在urel(μ)中，故不重復(fù)分析。

(1)垂直載荷引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(F)

試驗(yàn)選擇的垂直載荷是(400±20)N，根據(jù)校準(zhǔn)證書，止滑試驗(yàn)機(jī)垂直載荷的極限誤差為±20N，按均勻分布處理，k=3，則

(2)滑動(dòng)速度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(v)

試驗(yàn)選擇的測(cè)試速度是(0.30±0.03)m/s，根據(jù)校準(zhǔn)證書，止滑試驗(yàn)機(jī)測(cè)試速度的極限誤差為±0.03m/s，按均勻分布處理，

(3)角度塊引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(θ)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(θ)

試驗(yàn)選擇的測(cè)試角度是(7±0.5)°，根據(jù)校準(zhǔn)證書，止滑試驗(yàn)機(jī)角度塊的極限誤差為±0.5°，按均勻分布處理，k=3，則

因此，由鞋子止滑試驗(yàn)機(jī)各參數(shù)引入的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為式(3)。

(3)

3.3 數(shù)值修約引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(β)

3.4 陶瓷磚介面引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(P)

3.5 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于測(cè)試過(guò)程的重復(fù)性、止滑試驗(yàn)機(jī)、數(shù)值修約、測(cè)試介面和砂紙粗糙度所引入的各不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下。

(1)溫度試驗(yàn)前測(cè)試結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(2)低溫試驗(yàn)后測(cè)試結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(3)高溫試驗(yàn)后測(cè)試結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.7 擴(kuò)展不確定度

在通常情況下，一般取置信水平p=95%，包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度如下：

(1)溫度試驗(yàn)前：U=0.072×2=0.15

(2)低溫試驗(yàn)后：U=0.067×2=0.14

(3)高溫試驗(yàn)后：U=0.073×2=0.15

4 結(jié)果與討論

本次測(cè)試結(jié)果如下：

溫度試驗(yàn)前為：0.86±0.15

低溫試驗(yàn)后為：0.82±0.14

高溫試驗(yàn)后為：0.89±0.15

通過(guò)分析可知，溫度老化試驗(yàn)對(duì)防滑性能及其不確定度并無(wú)太大影響，影響不確定度的最大因素為止滑試驗(yàn)機(jī)的滑動(dòng)速度和角度塊的角度精度，測(cè)量重復(fù)性、垂直載荷、介面的影響比較小。因此，在日常測(cè)試中，提高設(shè)備精度和保持設(shè)備穩(wěn)定性可以提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。