CN102426110A - 一种摩擦加载的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种摩擦加载的装置及方法，属于机电一体化领域。该装置包括：液压泵站、制动机构、测控系统。其中制动机构包括转动轴、刹车盘、两套制动钳，每套制动钳包括一个刹车片和两个制动活塞。该方法包括：先将被试系统正确安装在测试工位上；然后通过测控系统启动液压泵站，调节系统试验压力，液压油驱动制动活塞向刹车片方向移动，从而挤压刹车片，使得刹车片与刹车盘摩擦产生加载力，通过液压油压力实时计算摩擦加载力；最后，通过测控系统降低系统试验压力，使得刹车片与刹车盘的摩擦力减小直到零。本发明满足了对被试系统施加与实际工况相对应的摩擦负载的需要，更加真实地反映出被试系统的实际性能；装置结构简单，应用方便。

Description

一种摩擦加载的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦加载的装置及方法，属于机电一体化领域。

背景技术

为了真实地反映出被试系统的实际性能，需要在实验室条件下模拟实际工作环境，对被试系统施加与实际工况相对应的负载。

在不同的工况下被试系统所受得负载非常复杂，包括摩擦负载、惯性负载、弹性负载、不平衡负载、时变负载和冲击负载等。

针对被试系统的摩擦负载，目前还没有相关的加载装置和方法。

发明内容

本发明的目的是为了对被试系统提供等效的摩擦负载，而提出了一种摩擦加载的装置及方法。

本发明的一种摩擦加载装置，包括液压泵站、制动机构、测控系统。其中制动机构包括转动轴、刹车盘、两套制动钳，每套制动钳包括一个刹车片和两个制动活塞。

液压泵站的作用是为刹车机构提供压力连续并且可调的液压油，驱动制动机构的制动活塞，进而达到控制刹车片摩擦刹车盘的目的。

制动钳包括一个刹车片和两个制动活塞；刹车片两端对称固定着两个制动活塞；刹车片由制动活塞控制，与刹车盘摩擦；制动活塞由液压油驱动控制；制动活塞杆与刹车片固定。

测控系统用来控制液压泵站的启停，调节液压泵站的系统压力，同时能实时采集液压泵站中液压油的压力。

其连接关系为：测控系统通过电缆线与液压泵站连接，用来控制液压泵站的启停；液压泵站通过管路与制动机构连接；制动机构中转动轴与被试系统同轴连接在一起；刹车盘与转动轴同轴连接，用来与刹车片摩擦，为被试系统提供负载；制动活塞杆与刹车片固定，在刹车片两端对称固定两个制动活塞；两套制动钳分别固定在刹车盘的上下两端。

本发明的一种摩擦加载方法，具体操作步骤如下：

(1)将被试系统正确安装在测试工位上；

(2)通过测控系统启动液压泵站，调节系统试验压力，制动活塞的无杆腔压力增大，液压油驱动制动活塞向刹车片方向移动，从而挤压刹车片，使得刹车片与刹车盘摩擦产生加载力，通过液压油压力实时计算摩擦加载力，进行被试系统加载试验；

摩擦力矩M与油压P以及相应结构参数之间的关系，可用下式表示。其中n为制动钳个数，η为刹车片的摩擦系数，A为制动活塞有效面积，R₁和R₂为刹车盘内外半径。

$M=\frac{1}{2}\mathrm{n\η}(R_1+R_2)\mathrm{PA}$

(3)试验完毕后，通过测控系统降低系统试验压力，制动活塞的无杆腔压力减小，有杆腔在弹簧的作用下推动制动活塞杆向刹车片相反的方向移动，使得刹车片与刹车盘的摩擦力减小直到零，最后关闭液压泵站。

有益效果：

1、本发明公开的一种摩擦加载装置及方法，满足了对被试系统施加与实际工况相对应的摩擦负载的需要，更加真实地反映出被试系统的实际性能；

2、本发明公开的一种摩擦加载装置，结构简单，应用方便；

3、本发明采用双制动钳结构，即在一个刹车盘上对称安装两套制动钳，从而能够产生比较均匀的摩擦力，同时减小刹车片的磨损和发热量。

附图说明

图1为本发明的摩擦加载方法的原理图；

其中，1-转动轴，2-刹车盘，3-第一制动钳，3.1-第一刹车片，3.2-第一制动活塞，3.3-第二制动活塞，4-第二制动钳，4.1-第二刹车片，4.2-第三制动活塞，4.3-第四制动活塞，5-管路

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种摩擦加载装置，其原理图如图1所示，包括液压泵站、制动机构、测控系统；其中制动机构包括转动轴1、刹车盘2、第一制动钳3和第二制动钳4；第一制动钳3包括第一刹车片3.1和第一制动活塞3.2、第二制动活塞3.3，第二制动钳4包括第二刹车片4.1和第三制动活塞4.2、第四制动活塞4.3。本实施例选用的刹车盘2直径为280mm，刹车盘2的外半径为130mm，内半径为110mm，2个刹车片的摩擦系数均约η为0.4，4个制动活塞的有效面积A均约为2×10^-3m³。

其连接关系为：测控系统通过电缆线与液压泵站连接，用来控制液压泵站的启停；液压泵站通过管路5与制动机构连接。制动机构中转动轴1与被试系统同轴连接在一起，刹车盘2与转动轴1同轴连接，用来与刹车片摩擦，为被试系统提供负载；第一制动活塞3.2和第二制动活塞3.3的活塞杆对称固定在刹车片3.1的两端，第三制动活塞4.2和第四制动活塞4.3的活塞杆对称固定在刹车片4.1的两端，第一制动钳3和第二制动钳4分别固定在刹车盘2的上下两端。

本发明的一种摩擦加载方法，具体步骤如下：

(1)将被试系统正确安装在上述装置的测试工位上；

(2)通过测控系统启动液压泵站，调节系统试验压力，使第一制动活塞3.2、第二制动活塞3.3、第三制动活塞4.2、第四制动活塞4.3的无杆腔压力增大，液压油驱动制动活塞向第一刹车片3.1和第二刹车片3.2方向移动，从而挤压第一刹车片3.1和第二刹车片3.2，使得第一刹车片3.1、第二刹车片3.2与刹车盘2摩擦产生加载力，通过液压油压力，用下述公式实时计算摩擦加载力，进行被试系统加载试验；

计算公式为： $M=\frac{1}{2}\mathrm{n\η}(R_1+R_2)\mathrm{PA}$

其中，M为摩擦力矩、P为油压，n为制动钳个数，η为刹车片的摩擦系数，A为制动活塞有效面积，R₁和R₂为刹车盘内外半径；

(3)试验完毕后，降低系统试验压力，第一制动活塞3.2、第二制动活塞3.3、第三制动活塞4.2、第四制动活塞4.3的无杆腔压力减小，有杆腔在弹簧的作用下推动制动活塞杆向第一刹车片3.1和第二刹车片3.2相反的方向移动，使得第一刹车片3.1和第二刹车片3.2与刹车盘2的摩擦力减小直到零，最后关闭液压泵站。

本方法所用到的装置为具体实施方式开始处提供的摩擦加载装置，则有如下参数：刹车盘的外半径为130mm，内半径为110mm，制动钳个数为2，刹车片的摩擦系数约η为0.4，制动活塞有效面积A约为2×10^-3m³。由此可算出M＝0.194×10^-3P。

因此若要产生2000Nm的摩擦力矩，则油压力P为10.3MPa。

Claims (2)

1.一种摩擦加载装置，其特征在于：包括液压泵站、制动机构、测控系统；其中制动机构包括转动轴、刹车盘、两套制动钳，每套制动钳包括一个刹车片和两个制动活塞；其连接关系为：测控系统通过电缆线与液压泵站连接；液压泵站通过管路与制动机构连接；制动机构中转动轴与被试系统同轴连接在一起；刹车盘与转动轴同轴连接；制动活塞杆与刹车片固定；在刹车片两端对称固定两个制动活塞；两套制动钳分别固定在刹车盘的上下两端。

2.一种摩擦加载方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)将被试系统正确安装在测试工位上；

(2)通过测控系统启动液压泵站，调节系统试验压力，制动活塞的无杆腔压力增大，液压油驱动制动活塞向刹车片方向移动，从而挤压刹车片，使得刹车片与刹车盘摩擦产生加载力，通过液压油压力实时计算摩擦加载力，进行被试系统加载试验；

计算方法为： $M=\frac{1}{2}\mathrm{n\η}(R_1+R_2)\mathrm{PA}$

其中，M为摩擦力矩、P为油压，n为制动钳个数，η为刹车片的摩擦系数，A为制动活塞有效面积，R₁和R₂为刹车盘内外半径；

(3)试验完毕后，通过测控系统降低系统试验压力，制动活塞的无杆腔压力减小，有杆腔在弹簧的作用下推动制动活塞杆向刹车片相反的方向移动，使得刹车片与刹车盘的摩擦力减小直到零，最后关闭液压泵站。

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