測試方法對運動木地板表面摩擦系數(shù)的影響

劉珊杉 周亞菲 劉巍巖

摘要： ?針對運動木地板的表面摩擦系數(shù)進行測試分析，對比了2種不同測試方法所得到的表面摩擦系數(shù)之間的差異。結(jié)果顯示：使用自主研發(fā)的表面系數(shù)摩擦儀所測得的動摩擦系數(shù)與擺錘測試結(jié)果基本保持一致，而靜摩擦系數(shù)要大于動摩擦系數(shù)。

關(guān)鍵詞： ?運動木地板; ?摩擦系數(shù); ?測試方法; ?摩擦力

中圖分類號： ? S 781. 61 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2020）02 - 0044 - 03

作為大多數(shù)室內(nèi)運動的基礎(chǔ)設(shè)施，運動木地板的功能性指標與運動健康息息相關(guān)[ 1 - 7 ]?；瑒犹匦砸蟮匕灞砻娴哪Σ料禂?shù)要適度，如果摩擦力過大，運動員在運動過程中突然停止時容易摔倒，并加大地板對運動員腿部肌肉和韌帶的負荷，使運動員過快的疲勞或受傷;反之，如果摩擦力過小，運動員在運動中突然停止時容易滑出，影響運動員技術(shù)水平的發(fā)揮，因此對于體育地板的表面性能檢測，尤其是摩擦系數(shù)的研究顯得尤為重要[ 8 - 9 ]。

目前普遍采用的是使用擺錘法對地板表面進行摩擦系數(shù)的測定。該方法主要測試地板與標準橡膠之間的滑動摩擦系數(shù)，而在實際使用中，運動員鞋底與體育地板面層間的相對運動狀態(tài)通常為相對靜止狀態(tài)，因此靜摩擦力與靜摩擦系數(shù)更能真實反應(yīng)體育地板在使用過程中的功能性[ 10 - 12 ]。本實驗使用自主研發(fā)的新型旋轉(zhuǎn)式表面摩擦系數(shù)測試儀，對地板表面與標準橡膠之間的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)進行測試。將測試結(jié)果與使用擺錘測試的結(jié)果進行對比分析，以提供更加專業(yè)科學(xué)的運動木地板表面摩擦系數(shù)測試方法。

1 實驗材料與方法

1. 1 實驗材料

運動木地板面板A，購于上海美凱地板工業(yè)有限公司;地板表面漆膜為UV漆，地板木材均使用北美楓木制作。運動木地板面板B，購于大連千森木業(yè)有限公司;地板表面漆膜為UV漆，地板木材均使用北美楓木制作。2種地板表面UV漆的品種一致，但是漆膜厚度和表面粗糙度有所不同。

1. 2 實驗儀器

擺錘式摩擦系數(shù)測試儀BM-3;旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀（自主研發(fā)），沈陽眾拓機器人制造有限公司制造;測試橡膠均使用邵氏硬度為55HA的硬質(zhì)橡膠。

1. 3 實驗方法

使用擺錘式摩擦系數(shù)測試儀，按照《體育館用木質(zhì)地板GBT20239-2015》中6.2.6.2部分的方法對運動地板進行摩擦系數(shù)測試，每次測試都更換地板樣品，重復(fù)6次。該方法能夠獲得滑動摩擦系數(shù)但無法獲得滑動摩擦力。

自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀，主要通過電機驅(qū)動與待測地板表面接觸的橡膠塊旋轉(zhuǎn)，從而獲得橡膠塊與待測地板間從相對靜止到相對位移過程的電機扭矩變化曲線，通過摩擦系數(shù)計算公式，計算出相應(yīng)的表面摩擦系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

由表1可知，使用擺錘式摩擦儀與旋轉(zhuǎn)式摩擦儀所測得的2種地板的滑動摩擦系數(shù)差異較小，通過顯著性分析發(fā)現(xiàn)二者之間的差異并不顯著。可以認為2種方法均能夠獲得較為準確的滑動摩擦系數(shù)。但是在挑選測試地板和測試平臺時，要保證地板在實驗過程中緊貼平臺表面，以保證實驗數(shù)據(jù)的準確性。

結(jié)合表1和圖1可以發(fā)現(xiàn)，2種不同表面粗糙度的運動木地板的靜摩擦力都顯著大于動摩擦力，這與物理學(xué)中，對于靜摩擦和動摩擦所闡述的原理一致。說明使用旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀對地板表面摩擦力的擦拭能夠獲得更多的數(shù)據(jù)信息。由圖2可見，使用旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀所測得的地板表面的靜摩擦系數(shù)顯著大于動摩擦系數(shù)，這與2種摩擦力之間的差異基本一致。

3 結(jié) 論

經(jīng)過上述實驗，可以得出結(jié)論：

（1）使用旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀和擺錘式摩擦系數(shù)測試儀均能測試運動木地板的表面動摩擦力和動摩擦系數(shù)，且并無顯著差異。

（2）使用旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測試儀還能夠獲得運動木地板表面的靜摩擦力和靜摩擦系數(shù)，能夠獲得更加豐富完整的表面摩擦數(shù)據(jù)。

（3）運動木地板的表面靜摩擦力和靜摩擦系數(shù)顯著大于動摩擦力和動摩擦系數(shù)。

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第1作者簡介： ?劉珊杉（1983-）， ?女， ?助理研究員， ?研究方向為木材及復(fù)合材料。

收稿日期： 2020 - 01 - 20

（責(zé)任編輯： ? 張亞楠）

Abstract The sports wood floor is an important infrastructure for people to exercise indoor sports. It can protect people in sports from additional injuries. In this paper， the frictional force and friction factor of sports wood floor are tested and analyzed. The differences of the surface friction factors obtained by two different test methods were compared. The results show that the dynamic friction coefficient measured by the self-developed surface friction coefficient instrument is basically consistent with the pendulum test results. The coefficient of static friction is greater than the coefficient of dynamic friction.

Key words Sports wood floor; ?Friction factor; ?Test method; ?Frictional force