Разработка сопротивления скольжению: анализ динамического коэффициента трения (COF) по протоколам SATRA TM144

На долю случаев скольжения и падения приходится значительный процент травм на рабочих местах на складах, коммерческих кухнях, нефтеперерабатывающих предприятиях и тяжелом производстве. В конструкции защитной обуви агрессивный внешний вид протектора не гарантирует реального сцепления с дорогой. Когда подошва сталкивается с жидким загрязнением (например, мыльной водой на глазурованной плитке или вязким машинным маслом на плоской стали), физическое поведение резиновой смеси и каналов протектора определяет, остается ли пользователь в вертикальном положении или испытывает катастрофическую потерю сцепления.

Чтобы объективно оценить сопротивление скольжению, международные испытательные организации разработали строгие механические протоколы. Хотя европейский стандарт EN ISO 13287 и американский стандарт ASTM F2913 широко цитируются, SATRA TM144 ( Трение (сопротивление скольжению) обуви и напольных покрытий ) остается основополагающим биомеханическим эталоном для оценки динамического коэффициента трения (COF) между всей подошвой обуви и контролируемыми поверхностями для ходьбы.

Для оценки обуви по протоколам SATRA TM144 требуется современное лабораторное оборудование, которое воспроизводит истинную биомеханику походки, выходя за рамки статического трения и количественно оценивая динамическое контактное поведение в загрязненных условиях.

Биомеханика скольжения обуви: статический и динамический центр тяжести

Статическое трение измеряет силу, необходимую для начала движения между двумя неподвижными телами. Однако несчастные случаи, когда человек поскользнулся, когда он стоит неподвижно, случаются редко; они случаются во время переходных фаз ходьбы, когда ступня впервые касается пола или готовится оттолкнуться.

SATRA TM144 ориентирован исключительно на динамический коэффициент трения (COF) , определяемый как отношение сопротивления горизонтальному трению ($F_h$) к нормальной вертикальной нагрузке ($F_v$) во время активного скольжения:

$$ ext{Динамический COF} = rac{F_h}{F_v}$$

+--------------------------------------------------------------------------+ | ФАЗЫ ДИАГНОСТИКИ SATRA TM144 DYNAMIC TRACTION | +--------------------------------------------------------------------------+ | [Фаза 1: Удар пяткой] ---> Угол контакта 7°, вертикальная нагрузка 500 Н (высокий риск скольжения) | | [Фаза 2: Полный плоский контакт] ---> Горизонтальный подошвенный контакт, вертикальная нагрузка 500 Н | | [Фаза 3: Отталкивание передней части стопы] ---> Угол обратного схождения 7°, вертикальная нагрузка 500 Н | +--------------------------------------------------------------------------+

В реальной кинетике ходьбы удар пяткой вперед представляет собой наиболее опасную фазу:

• Когда пятка впервые касается ноги под углом примерно 7° , вес тела быстро переносится вперед.

• Если загрязнение жидкости не может быть мгновенно отведено через канавки протектора, происходит гидродинамическое аквапланирование. Пленка жидкости поддерживает контактную нагрузку, снижая трение почти до нуля и вызывая неконтролируемое скольжение вперед.

• SATRA TM144 оценивает этот критический контакт пятки под углом 7° наряду с режимами плоского горизонтального контакта и отталкивания передней части стопы.

Стандартные поверхности пола и жидкие загрязнения

Основным преимуществом испытаний SATRA TM144 и EN ISO 13287 является использование стандартизированных, калиброванных поверхностей пола в сочетании со специальными химическими смазками для имитации реальных промышленных условий:

Во время испытательного цикла машина прикладывает точную нормальную силу 500 Н (или 400 Н для меньших размеров). Когда поверхность пола движется горизонтально под обувью с калиброванной скоростью 0,3 м/с , многоосные тензодатчики непрерывно измеряют как вертикальную силу, так и горизонтальное сопротивление в заранее заданном окне измерения (обычно между 0,2 и 0,5 секунды после контакта).

Архитектура критического оборудования: система Great Win GW-026B

Поддержание воспроизводимых значений COF при различных температурах окружающей среды и тестовых партиях требует исключительной механической жесткости. Ослабленные механические связи или задержка датчика приведут к появлению ложных всплесков в кривых динамического трения.

Тестер сопротивления скольжению всей обуви Great Win GW-026B создан для удовлетворения требований нескольких стандартов SATRA TM144 , EN ISO 13287 и ASTM F2913 :

За счет регистрации высокочастотных показаний силы система исключает человеческие ошибки в расчетах и ​​немедленно отмечает, соответствует ли партия обуви целевым спецификациям закупок (например, европейским критериям сертификации SR).

Инженерные факторы, влияющие на сопротивление скольжению подошвы

Развертывание тестера GW-026B в заводских лабораториях позволяет инженерам-разработчикам определить, почему некоторые прототипы подошвы не проходят проверку сцепления, несмотря на высококачественное сырье:

1. Вязкоупругость соединения и стеклование ( $T_g$ ):

   Чистая твердость (дюрометр) не определяет сцепление. Тяга зависит от гистерезиса резины — способности материала микроскопически деформироваться по неровностям поверхности и поглощать кинетическую энергию. Разработчики рецептур должны убедиться, что резиновые смеси сохраняют эластичность при низких рабочих температурах, не затвердевая и образуя поверхности с низким коэффициентом трения.

2. Дренаж канала и глубина прорези:

   В ходе испытаний мокрой керамики с раствором SLS твердые непрерывные блоки протектора задерживают воду, создавая смазочные подушки. Наличие разнонаправленных микропрорезей и открытых дренажных канавок по периметру позволяет воде выходить за миллисекунды, восстанавливая механическое сцепление резины с поверхностью.

3. Вязкость загрязняющих веществ в зависимости от площади контакта:

   В то время как более мягкие составы часто улучшают показатели влажной керамики, тяжелый глицерин на стали требует сбалансированного подхода. Если резиновая смесь слишком мягкая, высокие выступы протектора прогибаются под ударной силой пятки 500 Н, стирая контактные кромки и снижая эффективное трение.

Интегрируйте внутренние биомеханические испытания и получите большую победу

На протяжении более двух десятилетий компания Great Win Instrument Co., Ltd. поставляет инструменты для физических испытаний производителям защитной обуви, производителям подошв и сертифицированным испытательным лабораториям по всему миру. В дополнение к динамическим системам тяги наш обширный каталог включает в себя все оборудование для сгибания обуви, , тестеры на истирание подошвы , а также автоматизированные решения для испытаний защитной обуви..

Проведение стандартизированных испытаний на сопротивление скольжению собственными силами устраняет задержки во внешних лабораториях, ускоряет проверку прототипов и гарантирует, что экспортные партии постоянно превышают нормативные отметки безопасности.

Техническая поддержка и запросы

Для получения технических данных, настройки машины или инструкций по установке в лаборатории:

• Официальный портал: https://www.greatwin-test.com/

• Прямая инженерная поддержка: Vincent-zhong@greatwin-test.com

• WhatsApp / Прямая поддержка: +86 13296639265