CN103983436A

CN103983436A - 一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台

Info

Publication number: CN103983436A
Application number: CN201310048587.9A
Authority: CN
Inventors: 昝建明; 张剑; 许春铁; 孟德建; 张立军
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: CN103983436B

Abstract

本发明公开了一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，包括底座，底座上从左至右依次设有第一支架、第二支架、第三支架、第四支架、第五支架和制动钳总成安装支架；一动力驱动装置的各部件分别设在第一支座、第二支座、第三支座、第四支架和第五支架上，一制动装置的制动器设在制动钳总成安装支架上，动力驱动装置的输出端与所述制动装置的输入端连接；一采集测量装置的传感器件分别设在动力驱动装置和制动装置的制动器上，该采集测量装置与一控制器连接。该试验台布置紧凑，易于测量及控制可充分利用先进的试验测试技术及控制方法，使试验工况的设置更加方便和准确，对制动器摩擦、发热、振动物理场的测量更具针对性。

Description

一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台

技术领域

本发明涉及制动器特性研究实验领域，更具体的说涉及一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台。

背景技术

制动器在制动过程中，制动转矩波动会受到摩擦副摩擦特性、有效作用半径和法向作用力的影响。其中，摩擦副摩擦特性除了与相对滑动速度有关以外，还与摩擦副法向力大小及其波动量、摩擦副的温度密切相关。同时，非均匀制动盘的DTV（制动盘厚薄差）和SRO（制动盘端面跳动）会引起摩擦副法向接触力的变化，压力波动、制动器结构的整体振动响应和活塞动态运动，会进一步影响法向力的变化。另外，摩擦发热在导致制动盘温度升高的同时会使制动盘产生不均匀热变形、热膨胀甚至出现“热点”现象，通过温度效应影响摩擦副摩擦特性，通过变形效应影响法向力、有效作用半径和动态的DTV和SRO，这些变化进一步导致摩擦特性变化和转矩波动的大小。因此制动抖动和制动尖叫的过程包含了摩擦、热、振动三种物理场的耦合效应，但是目前还缺少相应的试验平台满足制动器摩擦、发热、振动三种物理场的测量。基于制动抖动和制动尖叫的研究，需要开发一种制动器摩擦、发热、振动耦合特性试验台。

发明内容

本发明的目的是提供一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台，其能够更加具有针对性的对制动器摩擦、发热、振动物理场进行测量，实现对制动器振动和噪声的产生机理、影响因素及其耦合关系的研究。

本发明所述一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，包括底座，在所述底座上从左至右依次设有第一支架、第二支架、第三支架、第四支架、第五支架和制动钳总成安装支架；

一动力驱动装置的各部件分别设在第一支座、第二支座、第三支座、第四支架和第五支架上，一制动装置的制动器设在制动钳总成安装支架上，所述动力驱动装置的输出端与所述制动装置的输入端连接；

一采集测量装置的传感器件分别设在所述动力驱动装置和所述制动装置的制动器上，该采集测量装置与一控制器连接。

所述动力驱动装置包括设在第一支架上的伺服电机、设在第二支架上的离合器轴、设在第三支架上的飞轮轴及配合连接在该飞轮轴上的质量飞轮、设在第四支架上的转速扭矩传感器、设在第五支架上法兰轴,所述伺服电机的轴通过第一联轴器与所述离合器轴的一端连接，所述离合器轴的另一端与电磁离合器的输入端连接，所述飞轮轴的另一端通过第二联轴器与转速扭矩传感器的输入轴连接，转速扭矩传感器的输出轴通过第三联轴器与法兰轴的一端连接。

所述制动装置包括液压泵站、与液压泵站相连的电磁比例压力阀、与电磁比例压力阀相连的制动器；所述制动器包括制动钳、与制动钳对应的制动盘、与制动盘连接的法兰盘，该法兰盘与所述法兰轴的另一端连接；所述液压泵站作为制动的动力源，通过电磁比例压力阀及管路与制动钳的进油口相连。

所述采集测量装置包括工控机、与工控机连接的压力变送器、与工控机电连接的转速扭矩传感器、靠近所述制动器并与工控机电连接的声级计、与工控机电连接的压力传感器、与所述制动盘接触并与工控机电连接的振动加速度传感器、与所述制动盘靠近并与工控机电连接的快速响应热电偶、设在制动钳上并与工控机电连接的非接触式位移计；工控机通过传输给电磁比例压力阀的D/A信号实现制动液压压力的加载及大小的控制，并且工控机还通过压力变送器监测制动油液的压力大小；所述扭矩传感器用于测量扭矩和转速，所述声级计用于测量噪声声压，所述压力传感器用于测量制动压力，所述振动加速度传感器用于测量制动器振动加速度，所述快速响应热电偶用于测量制动盘表面的温度场分布，所述非接触式位移传感器用于测量制动盘表面变形。

所述控制器包括主计算机，该主计算机与所述采集测量装置的工控机电连接；所述主计算机通过设在工控机中的D/A卡按照试验工况输出控制信号给所述电磁离合器，控制电磁离合器的结合与断开；所述主计算机通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给伺服电机，用于控制伺服电机的转速；所述主计算机通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给电磁比例压力阀，用于制动压力的控制。

本发明所述制动器摩擦、热、振动耦合试验台，其布置紧凑，易于测量及控制，可避免整车道路试验中道路、天气及驾驶员操作等因素的干扰，各种传感器布置方便，可充分利用先进的试验测试技术及控制方法，使试验工况的设置更加方便和准确，试验的重复性较好。对制动器摩擦、发热、振动物理场的测量更具针对性，其结果对制动器振动和噪声的研究具有更高的指导价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中制动压力加载装置示意图；

图3为本发明中测控原理图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过结合附图来对本发明进行详细阐述。

如图1和图2所示，制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，包括底座13，在所述底座上从左至右依次设有第一支架13－1、第二支架13－2、第三支架13－3、第四支架13－4、第五支架13－5和制动钳总成安装支架19；

一动力驱动装置的各部件分别设在第一支座13－1、第二支座13－2、第三支座13－3、第四支架13－4和第五支架13－5上，一制动装置的制动器22设在制动钳总成安装支架19上，所述动力驱动装置的输出端与所述制动装置的输入端连接；

一采集测量装置的传感器件分别设在所述动力驱动装置和所述制动装置的制动器22上，该采集测量装置与一控制器连接。

所述动力驱动装置包括设在第一支架13－1上的伺服电机1、设在第二支架13－2上的离合器轴3、设在第三支架13－3上的飞轮轴5及配合连接在该飞轮轴上的质量飞轮6、设在第四支架13－4上的转速扭矩传感器8、设在第五支架13－5上法兰轴10,所述伺服电机1的轴通过第一联轴器2与所述离合器轴3的一端连接，所述离合器轴3的另一端与电磁离合器4的输入端连接，所述电磁离合器4的输出端与飞轮轴5的一端连接，所述飞轮轴5的另一端通过第二联轴器7与转速扭矩传感器8的输入轴连接，转速扭矩传感器8的输出轴通过第三联轴器9与法兰轴10的一端连接。

所述制动装置包括液压泵站20、与液压泵站相连的电磁比例压力阀21、与电磁比例压力阀相连的制动器22；所述制动器22包括制动钳26、与制动钳对应的制动盘12、与制动盘连接的法兰盘11，该法兰盘11与所述法兰轴10的另一端连接；所述液压泵站20作为制动的动力源，通过电磁比例压力阀21及管路与制动钳26的进油口相连。

所述采集测量装置包括工控机24、与工控机连接的压力变送器23、与工控机电连接的转速扭矩传感器8、靠近所述制动器22并与工控机电连接的声级计14、设在制动钳26上并与工控机电连接的压力传感器15、与所述制动盘12接触并与工控机电连接的振动加速度传感器16、与所述制动盘12靠近并与工控机电连接的快速响应热电偶17、设在制动钳26上并与工控机电连接的非接触式位移计18；工控机24通过传输给电磁比例压力阀21的D/A信号实现制动液压压力的加载及大小的控制，并且工控机24还通过压力变送器23监测制动油液的压力大小；所述扭矩传感器8用于测量扭矩和转速，所述声级计14用于测量噪声声压，所述压力传感器15用于测量制动压力，所述振动加速度传感器16用于测量制动器振动加速度，所述快速响应热电偶17用于测量制动盘表面的温度场分布，所述非接触式位移传感器18用于测量制动盘表面变形。

所述控制器包括主计算机25，该主计算机与所述采集测量装置的工控机24电连接；所述主计算机25通过设在工控机24中的D/A卡按照试验工况输出控制信号给所述电磁离合器4，控制电磁离合器的结合与断开；所述主计算机25通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给伺服电机1，用于控制伺服电机的转速；所述主计算机25通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给电磁比例压力阀21，用于制动压力的控制。

本发明的控制方式如图3所示，其控制方式是：基于Matlab/xPC Target环境在主计算机上按照试验工况设计测控模型，并用Real-Time Workshop和Stateflow Coder自动生成xPC代码，下载到运行xPC Target实时内核的工控机上，工控机通过D/A卡转换输出控制信号至控制对象，工控机将传感器对被测对象采集得到的模拟信号通过A/D卡转换为数字信号并储存至工控机。其中，图3中的被测对象是指制动器22；传感器是指转速扭矩传感器8，振动加速度传感器16，快速响应热电偶17和非接触式位移计18；被控对象是指电磁离合器4、伺服电机1和电磁比例压力阀21。

本发明能够实现制动抖动及制动尖叫工况的再现；能够实现制动系统制动力矩波动特性的研究；能够实现制动器摩擦特性的研究；能够实现制动压力的准确控制；能够实现制动过程中制动器的振动信号、噪声信号、制动盘热弹性变形的测量；能够实现制动盘瞬态温度场分布的测量，且具有较好的实时性。

Claims

1.一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，包括底座（13），在所述底座上从左至右依次设有第一支架（13－1）、第二支架（13－2）、第三支架（13－3）、第四支架（13－4）、第五支架（13－5）和制动钳总成安装支架（19），其特征是：

一动力驱动装置的各部件分别设在第一支座（13－1）、第二支座（13－2）、第三支座（13－3）、第四支架（13－4）和第五支架（13－5）上，一制动装置的制动器（22）设在制动钳总成安装支架（19）上，所述动力驱动装置的输出端与所述制动装置的输入端连接；

一采集测量装置的传感器件分别设在所述动力驱动装置和所述制动装置的制动器（22）上，该采集测量装置与一控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，其特征是：所述动力驱动装置包括设在第一支架（13－1）上的伺服电机（1）、设在第二支架（13－2）上的离合器轴（3）、设在第三支架（13－3）上的飞轮轴（5）及配合连接在该飞轮轴上的质量飞轮（6）、设在第四支架（13－4）上的转速扭矩传感器（8）、设在第五支架（13－5）上法兰轴（10),所述伺服电机（1）的轴通过第一联轴器（2）与所述离合器轴（3）的一端连接，所述离合器轴（3）的另一端与电磁离合器（4）的输入端连接，所述电磁离合器（4）的输出端与飞轮轴（5）的一端连接，所述飞轮轴（5）的另一端通过第二联轴器（7）与转速扭矩传感器（8）的输入轴连接，转速扭矩传感器（8）的输出轴通过第三联轴器（9）与法兰轴（10）的一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，其特征是：所述制动装置包括液压泵站（20）、与液压泵站相连的电磁比例压力阀（21）、与电磁比例压力阀相连的制动器（22）；所述制动器（22）包括制动钳（26）、与制动钳对应的制动盘（12）、与制动盘连接的法兰盘（11），该法兰盘（11）与所述法兰轴（10）的另一端连接；所述液压泵站（20）作为制动的动力源，通过电磁比例压力阀（21）及管路与制动钳（26）的进油口相连。

4.根据权利要求1所述的一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，其特征是：所述采集测量装置包括工控机（24）、与工控机电连接的压力变送器（23）、与工控机电连接的转速扭矩传感器（8）、靠近所述制动器（22）并与工控机电连接的声级计（14）、设在制动钳（26）上并与工控机电连接的压力传感器（15）、与所述制动盘（12）接触并与工控机电连接的振动加速度传感器（16）、与所述制动盘（12）靠近并与工控机电连接的快速响应热电偶（17）、设在制动钳（26）上并与工控机电连接的非接触式位移计（18）；工控机（24）通过传输给电磁比例压力阀（21）的D/A信号实现制动液压压力的加载及大小的控制，并且工控机（24）还通过压力变送器（23）监测制动油液的压力大小；所述扭矩传感器（8）用于测量扭矩和转速，所述声级计（14）用于测量噪声声压，所述压力传感器（15）用于测量制动压力，所述振动加速度传感器（16）用于测量制动器振动加速度，所述快速响应热电偶（17）用于测量制动盘表面的温度场分布，所述非接触式位移传感器（18）用于测量制动盘表面变形。

5.根据权利要求1所述的一种制动器摩擦、发热、振动耦合试验台架，其特征是：所述控制器包括主计算机（25），该主计算机与所述采集测量装置的工控机（24）电连接；所述主计算机（25）通过设在工控机（24）中的D/A卡按照试验工况输出控制信号给所述电磁离合器（4），控制电磁离合器的结合与断开；所述主计算机（25）通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给伺服电机（1），用于控制伺服电机的转速；所述主计算机（25）通过D/A卡按照试验工况输出控制信号给电磁比例压力阀（21），用于制动压力的控制。