CN100554931C - 摩擦片动态强度试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦片动态强度试验装置，包括一激振源输出端，其通过联接法兰和扭力轴联接法兰与扭力轴相连，联接法兰外套装有内毂，内毂的一端设有夹持装置；扭力轴外套装有扭力套；激振源输出端的两端分别设有前锥形套和后锥形套，前锥形套和后锥形套位于激振源输出端和联接法兰之间，前锥形套上设有轴向力调整垫。本发明具有可大幅度调节当量参数(刚度、惯量)的优点，大大降低了试验装置的安装调试难度，同时减小了试验装置的防护难度，具有良好的工艺性、经济性。该试验装置的发明，使得在试验台上进行摩擦片动态强度试验成为可能。

Description

摩擦片动态强度试验装置

【技术领域】

本发明涉及一种零、部件的动态强度、疲劳性能试验装置，具体地说，本发明涉及一种对摩擦片动态强度进行测试的试验装置。

【背景技术】

目前，内齿摩擦片设计一般仅考虑摩擦层的摩擦、磨损性能和摩擦层、芯板的静强度，对其非摩滑状态下的动态强度没有考虑。正是因为这方面研究不足和目前国产摩擦片动态强度不够，已经造成车辆变速箱湿式摩擦片断裂和车辆干式制动器摩擦片齿部早期严重损坏。损坏情况证明，旋转使用的内齿摩擦片，其芯板除了会受到因摩擦力产生的应力外，还会受到其它动态疲劳应力(接合状态的往复冲击和非结合状态时的偏心造成的冲击、扭振造成的循环冲击应力)的考验，通过对损坏摩擦片内齿的双面损坏分析，可以认定因摩擦片内毂扭振形成的往复冲击力，是造成摩擦片疲劳损坏的主要原因，为了预防摩擦片使用中发生这类损坏，需加强摩擦片的动态强度。为了进行这方面的研究，并预先检验摩擦片是否具有足够的动态强度，确保车辆传动系统的安全，首先需要创造必须的试验条件。

中国国家知识产权局专利信息中心出具的，编号为04-299的“内轴式试验装置”检索报告表明：目前国内外还没有公开用来完成摩擦片动态强度的试验装置，其中对比文件1(CN2044647U)提到了应用轴系谐振，使用电机激励模拟内燃机轴系扭振，根据对该技术用户大同70所和技术所有单位天津大学的调研，该技术还不能做到在高于100Hz、1200rpm情况下，振幅不小于0.4°的指标，而且没有提及应用于摩擦片的试验功能。

利用试验台对摩擦片进行动态强度测试的原理主要包括以下步骤：

根据试验台情况和选取扭振动力源(根据选取的激振源所提供的数据，6谐次共振时，其自由端振幅可大于0.4°，以此为设计参照)，建立应用AMESim软件建立简化模型，进行计算、优化，确定8质量模型方案(见附图2)；选取其中第8质量(RL02-8，试验件在第8质量处进行试验)与第1质量(RL02-1)相对振幅较大的方案(见附图1)；考虑被试件(摩擦片)与试验装置啮合齿侧间隙造成的计算不确定性，同时考虑相对扭角的均衡(避免试验轴系中出现过大的扭转应力)，最后确定了试验装置的当量设计参数及其刚度、惯量的调整范围，见表1。

表1动态强度试验台当量参数表

对应激振源的6谐次激励，本系统1阶固有频率Hz与试验转速rpm的对应关系为1∶10，所以，试验装置首选参数对应动态强度试验台的理论工作转速为1490rpm，第8质量振幅大于0.45°，符合设计要求。

综合考虑各种因素对试验装置工作状态的影响，需要在结构设计上满足第7刚度、第8质量具有较大调整范围的要求，同时在试验装置与激振源输出端的连接上须注意：如果方案采用一般的顺序连接方案(如图3所示)，在试验装置与激振源输出端的连接中(激振源输出端、7、8质量的连接，其中第7质量为图中编号7`，第8质量为图中编号8`)，使用现有对中工具，为了达到试验要求的对中状态，试验人员不得不花费大量工时(可能是按月计算)进行对中工作，试验进度无法得到保障；而且连接间隙很难得到有效控制，方案设计参数(共振频率与振幅)无法得到有效保证。

针对现有技术存在的上述不足，提出本发明。

【发明内容】

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供试验转速大于1200rpm并与扭振动力源匹配的摩擦片动态强度试验装置，使摩擦片处达到要求振幅(大于0.4°)，通过试验装置对摩擦片内齿的高频冲击，研究、考核摩擦片的动态机械强度的摩擦片动态强度试验装置。

为实现上述发明目的，本发明所提供的摩擦片动态强度试验装置的技术方案基本构思如下：

一种摩擦片动态强度试验装置，包括一激振源输出端，其通过联接法兰和扭力轴联接法兰与扭力轴相连，联接法兰外套装有内毂，内毂的一端设有夹持装置；扭力轴外套装有扭力套；激振源输出端的两端分别设有前锥形套和后锥形套，前锥形套和后锥形套位于激振源输出端和联接法兰之间，前锥形套上设有轴向力调整垫。

所述内毂的设有夹持装置的一端向四周延伸，形成圆盘，夹持装置设置在该圆盘的边缘，夹持装置包括设置在圆盘两侧的挡板，挡板伸出圆盘外并设有螺栓，圆盘上通过螺栓固定有惯量块。

所述扭力套向激振源输出端方向延伸，并连接在内毂上，扭力轴的另一端通过长锥形螺栓依次安装有锥形塞、调整环、挡圈，锥形塞上有销子。

内毂的另一端设有矩形齿盘和挡圈，联接法兰外的前锥形套处设有矩形齿盘和挡圈。

所述内毂与联接法兰之间设有球轴承和挡圈。

所述联接法兰和扭力轴联接法兰的连接处通过锥形螺栓和锁紧螺母安装有轴向力螺塞。

本发明的有益效果是：

本发明最主要特点是把第8质量(包括编号1、7、8、10和11)反套在第7质量外，因此简化并提高了对中、支撑质量，整个试验装置完全支撑在激振源输出端上(编号20)，无需另设支架，方便安装、调试，无需与激振源输出端对中；其次，连接7、8质量的扭力轴(编号2)位于扭力套内，使得试验无需对其进行安全防护，降低了防护难度；第三，采用锥面预紧结构(包括编号2、17、18以及与17相连的28)

有效控制了连接间隙，有力保证了理论计算设定的连接刚度在试验台上的实现。

内轴式方案不仅继承了顺序布置方案可大幅度调节当量参数(刚度、惯量)的优点，更重要的是大大降低了试验装置的安装调试难度，同时减小了试验装置的防护难度，还可以通过调整预紧力改变连接间隙的影响，同时，也具有良好的工艺性、经济性，是一种进行摩擦片动态强度试验研究的优选方案。该试验装置的发明，使得在试验台上进行摩擦片动态强度试验成为可能。

【附图说明】

图1为动态强度试验台简化当量模型振型；

图2为动态强度试验台简化当量模型；

图3为动态强度试验台装置顺序连接方案；

图4为本发明动态强度试验装置结构示意图；

图5为本发明动态强度试验装置试验使用示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细地描述：

图4为本发明动态强度试验装置结构示意图，如图4所示，本发明摩擦片动态强度试验装置包括一激振源输出端20，激振源输出端20通过联接法兰9和扭力轴联接法兰4与扭力轴2相连，激振源输出端20的两端分别设有前锥形套13和后锥形套6，前锥形套13和后锥形套6位于激振源输出端20和联接法兰9之间，前锥形套13上设有轴向力调整垫14，联接法兰9和扭力轴联接法兰4的连接处通过锥形螺栓3和锁紧螺母28安装有轴向力螺塞5，联接法兰9外套装有内毂11，内毂11的一端设有夹持装置21，夹持装置21上夹持有被试件19(本发明采用制动器摩擦片作为被试件对其进行动态强度试验)，内毂11与联接法兰9之间设有球轴承35和挡圈32；内毂11的一端向四周延伸，形成圆盘22，夹持装置21设置在圆盘22的边缘。夹持装置21包括设置在圆盘22两侧的挡板8，挡板8伸出圆盘外并设有螺栓25用以夹持固定被试件19，圆盘22上通过螺栓固定有用来调整惯量的惯量块7。

扭力轴2外套装有扭力套1，扭力套1向激振源输出端20方向延伸，并连接在内毂11上；扭力轴2的另一端通过长锥形螺栓17依次安装有锥形塞18、调整环15、挡圈31，锥形塞18上有销子16，从而控制扭力轴2的连接间隙。

在内毂11的另一端设有矩形齿盘10和挡圈34；联接法兰9外的前锥形套13处设有矩形齿盘12和挡圈33，实际使用时，利用矩形齿盘10测量第8质量的扭振参数，利用矩形齿盘12测量第7质量的扭振参数。

本实施例采用发动机曲轴输出端作为激振源的输出端，对摩擦片的动态强度进行试验。

按以下试验条件和试验方法，使用本发明摩擦片动态强度试验装置。

1、试验条件

试验装置最大质量

72Kg(仅含安装在发动机输出端上的所有零部件)。

2、目前适用试验对象

直径522的大直径窄带内齿摩擦片。

3、安装方法

如图4所示装配好，并与摩擦片动态强度试验台的发动机(12V150L)联接、装配好。

4、发动机调速器要求

发动机输出联接惯量0.5kgm²的条件下，稳定转速范围不窄于1100rpm～1800rpm。

5、试验扭振信号传感器布置

传感器类型：SZMB-5(上海转速表厂)；

传感器数量：3个(最多)；

安装位置：在图5所示10A、11A、12A的外齿位置布置传感器；

6、安装要求：传感器探头与被测齿间隙为0.5mm±0.1mm，传感器支架与基座板连接，最大抖动幅度小于0.1mm。

7、试验件回转方向

面向发动机，顺时针(试验装置允许双向)。

8、试验注意事项

试验装置处于运行状态时，时刻重点监测矩形齿盘10的振幅，当振幅超过0.8°时，须马上调整转速，以确保试验台安全。

试验前后及过程中，必须检查外部紧固件、紧固螺栓等是否松动，如有异常，必须排除，方可进行试验。

9、试验温度

室温。

10、试验采集系统要求

整个试验过程使用扭振测试采集系统，实时监测试验装置内毂扭振参数(转速、振幅等)。

11、摩擦片动态强度考核试验方法

标定-裸机(不带试验件)固有特性测定

调整试验装置转速到1100rpm，逐渐升速到1800rpm，采集如图5中的10A、11A、12A的外齿测点扭振参数。然后逐渐降速，采集10A、11A、12A的外齿测点扭振参数。

检查10A、11A测得数据是否一致，各测点测试数据是否与当量参数模型理论计算结果一致，方可继续试验(去掉11A的外齿测点传感器，安装被试摩擦片)；否则须检查试验装置和测试系统。

12、被试摩擦片动态强度考核试验

对所选摩擦片试验件，在给定工作点进行其动态强度的疲劳寿命试验，记录不同试验件的疲劳寿命和损坏形式。

本发明摩擦片动态强度试验装置还可以更换被试件制动器摩擦片19以对其它被试件进行动态强度测试，这些更换都在本发明的保护范围之内。

另外，还可以采用其它激振源，例如电机输出轴或者液压泵马达输出轴作为本发明试验装置的激振源输出端。

本领域技术人员阅读本发明专利说明书之后可进行其它变更和修改，但这些变更和修改均在本发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1、一种摩擦片动态强度试验装置，包括一激振源输出端(20)，其通过联接法兰(9)、扭力轴联接法兰(4)与扭力轴(2)相连，其特征在于：所述联接法兰(9)外套装有内毂(11)，内毂(11)的一端设有夹持装置(21)；扭力轴(2)外套装有扭力套(1)；所述激振源输出端(20)的两端分别设有前锥形套(13)和后锥形套(6)，前锥形套(13)和后锥形套(6)位于激振源输出端(20)和联接法兰(9)之间，前锥形套(13)上设有轴向力调整垫(14)；所述内毂(11)的设有夹持装置(21)的一端向四周延伸，形成圆盘(22)，所述夹持装置(21)设置在该圆盘(22)的边缘；所述圆盘(22)上通过螺栓固定有惯量块(7)；所述扭力套(1)向激振源输出端(20)方向延伸，并连接在内毂(11)上；所述扭力轴(2)的另一端通过长锥形螺栓(17)依次安装有锥形塞(18)、调整环(15)、挡圈(31)，锥形塞(18)上有销子(16)；所述内毂(11)的另一端设有矩形齿盘(10)和挡圈(34)；所述联接法兰(9)外的前锥形套(13)处设有矩形齿盘(12)和挡圈(33)。

2、根据权利要求1所述的一种摩擦片动态强度试验装置，其特征在于：所述夹持装置(21)包括设置在圆盘(22)两侧的挡板(8)，挡板(8)伸出圆盘外并设有螺栓(25)。

3、根据权利要求1所述的一种摩擦片动态强度试验装置，其特征在于：所述内毂(11)与联接法兰(9)之间设有球轴承(35)和挡圈(32)。

4、根据权利要求1所述的一种摩擦片动态强度试验装置，其特征在于：所述联接法兰(9)和扭力轴联接法兰(4)的连接处通过锥形螺栓(3)和锁紧螺母(28)安装有轴向力螺塞(5)。

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