CN104297148B - 一种润滑摩擦特征测量分析系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种润滑摩擦特征测量分析系统及其工作方法，本分析系统包括：数据采集单元，用于采集被测摩擦片与摩擦片之间润滑油粘度、摩擦片的粗糙度以及摩擦片的内外径；离合器的主动轴转速计算单元，根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速；以及摩擦特性曲线计算单元，通过所述润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，且根据所述摩擦系数与转速的计算模型获得摩擦片的摩擦特性曲线；本发明能够在各种条件下准确便捷的检测汽车、摩托车和飞机等的各种湿式离合器、制动片、同步环、ATF润滑油等试验对象的摩擦参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑摩擦特征测量分析系统及其工作方法。
背景技术
随着我国汽车工业的快速发展，自动变速系统已成为我国未来10年的研发热点。湿式离合器的工作特性对自动变速器的工作状况具有重要影响，其摩擦特性直接影响车辆行驶的安全性、舒适性和耐久性。展开对湿式离合器工作特性的深入研究，对于提高国产自动变速器研究设计水平，促进我国自动变速器行业发展具有重要意义。
用于摩擦单体试验的SAE No2标准台架试验机，能够在各种条件下检测汽车用湿式摩擦片、锁止离合器、制动片、同步环、带式制动器、ATF润滑油等试验对象的摩擦参数，是高性能多用途通用试验机。当前，国内使用的该类试验设备主要依赖进口，国外汽车发达国家对于湿式离合器摩擦片性能试验台架的测控系统相关技术处于保密状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种润滑摩擦特征测量分析系统，本润滑摩擦特征测量分析系统通过润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，以获得摩擦片的摩擦特性曲线。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种润滑摩擦特征测量分析系统，包括：数据采集单元，用于采集离合器中摩擦片与摩擦片之间润滑油的粘度、摩擦片的粗糙度以及摩擦片的内外径；离合器的主动轴转速计算单元，根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速；以及摩擦特性曲线计算单元，通过所述润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，且根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线。
优选的，所述摩擦特性曲线计算单元包括：根据所述润滑油粘度、粗糙度以及主动轴的转速划分的三个阶段模块，即流体润滑摩擦计算模块、混合润滑摩擦计算模块以及境界润滑摩擦计算模块；其中，根据所述流体润滑摩擦计算模块与混合润滑摩擦计算模块建立流体动力学计算模块，且根据混合润滑摩擦计算模块与境界润滑摩擦计算模块建立表面粗糙度接触扭矩计算模块；通过所述流体动力学计算模块、表面粗糙度接触扭矩计算模块以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
优选的，所述摩擦系数与转速的计算模块通过所述流体动力学计算模块和表面粗糙度接触扭矩计算模块推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系构建。
本发明还提供了一种润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，以获得了摩擦片的摩擦特性曲线。
所述工作方法包括：将采集的离合器中摩擦片与摩擦片之间的润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块；以及根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线。
优选的，获得摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：根据所述润滑油粘度、粗糙度以及主动轴的转速将离合器的接合过程划分为三个阶段，即流体润滑阶段、混合润滑阶段和境界润滑阶段，且根据所述三个阶段分别建立流体润滑摩擦模型、混合润滑摩擦模型以及境界润滑摩擦模型；其中，根据所述流体润滑摩擦模型与混合润滑摩擦模型建立流体动力学模型，且根据混合润滑摩擦模型与境界润滑摩擦模型建立表面粗糙度接触扭矩模型；通过所述流体动力学模型、表面粗糙度接触扭矩模型以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
优选的，通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型建立摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块。
优选的，通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：通过所述主动轴的转速，以及根据所述对应关系计算出的离合器的承载压力、离合器总摩擦扭矩获得所述摩擦特性曲线。
优选的，所述主动轴的转速的获得步骤包括：根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速。
本发明的有益效果是，本发明通过数据采集单元、离合器的主动轴转速计算单元以及摩擦特性曲线计算单元获得摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，以实现摩擦特性曲线，且通过各计算模块准确计算出在离合器制动过程中的摩擦系数随速度的变化这一机械过程；并且能够在各种条件下准确便捷的检测汽车、摩托车和飞机等的各种湿式离合器、制动片、同步环、ATF润滑油等试验对象的摩擦参数。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了所述润滑摩擦特征测量分析系统的原理框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施1
图1示出了所述润滑摩擦特征测量分析系统的原理框图。
如图1所示，一种润滑摩擦特征测量分析系统，包括：数据采集单元，用于采集离合器中摩擦片与摩擦片之间的润滑油粘度、摩擦片的粗糙度以及摩擦片的内外径；离合器的主动轴转速计算单元，根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速；以及摩擦特性曲线计算单元，通过所述润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，且根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线。
所述数据采集单元包括：润滑油粘度测量模块、摩擦片的粗糙度测量模块以及摩擦片的内外径测量模块；可选的，上述各模块分别采用高剪切率粘度传感器、粗糙度传感器以及通过高清摄像头拍摄内外径。
其中，被测的离合器可选为湿式离合器。
所述摩擦特性曲线计算单元包括：根据润滑油粘度、摩擦片的粗糙度以及主动轴的转速划分的三个阶段模块，即流体润滑摩擦计算模块、混合润滑摩擦计算模块以及境界润滑摩擦计算模块；其中，根据所述流体润滑摩擦计算模块与混合润滑摩擦计算模块建立流体动力学计算模块，且根据混合润滑摩擦计算模块与境界润滑摩擦计算模块建立表面粗糙度接触扭矩计算模块；通过所述流体动力学计算模块、表面粗糙度接触扭矩计算模块以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
所述摩擦系数与转速的计算模块通过所述流体动力学计算模块和表面粗糙度接触扭矩计算模块推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系构建。
实施例2
在实施例1基础上的润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法。
如图1所示，一种润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，包括：将采集的离合器中摩擦片与摩擦片之间润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块；以及根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线。
获得摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：根据所述润滑油粘度、粗糙度以及主动轴的转速将离合器的接合过程划分为三个阶段，即流体润滑阶段、混合润滑阶段和境界润滑阶段，且根据所述三个阶段分别建立流体润滑摩擦模型、混合润滑摩擦模型以及境界润滑摩擦模型；其中，根据所述流体润滑摩擦模型与混合润滑摩擦模型建立流体动力学模型，且根据混合润滑摩擦模型与境界润滑摩擦模型建立表面粗糙度接触扭矩模型；通过所述流体动力学模型、表面粗糙度接触扭矩模型以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型建立摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块。
通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：通过所述主动轴的转速，以及根据所述对应关系计算出的离合器的承载压力、离合器总摩擦扭矩获得所述摩擦特性曲线。
所述主动轴的转速的获得步骤包括：根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种润滑摩擦特征测量分析系统，其特征在于，包括：
数据采集单元，用于采集离合器中摩擦片与摩擦片间的润滑油粘度、摩擦片的粗糙度以及摩擦片的内外径；
离合器的主动轴转速计算单元，根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速；以及，
摩擦特性曲线计算单元，通过所述润滑油粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块，且根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线。
2.根据权利要求1所述的润滑摩擦特征测量分析系统，其特征在于，所述摩擦特性曲线计算单元包括：
根据所述润滑油粘度、粗糙度以及主动轴的转速划分的三个阶段模块，即流体润滑摩擦计算模块、混合润滑摩擦计算模块以及境界润滑摩擦计算模块；
其中，根据所述流体润滑摩擦计算模块与混合润滑摩擦计算模块建立流体动力学计算模块，且根据混合润滑摩擦计算模块与境界润滑摩擦计算模块建立表面粗糙度接触扭矩计算模块；
通过所述流体动力学计算模块、表面粗糙度接触扭矩计算模块以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
3.根据权利要求2所述的润滑摩擦特征测量分析系统，其特征在于，所述摩擦系数与转速的计算模块通过所述流体动力学计算模块和表面粗糙度接触扭矩计算模块推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系构建。
4.一种润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，包括：
将采集的离合器中摩擦片与摩擦片之间润滑油的粘度、摩擦片的粗糙度与该离合器的主动轴的转速构建摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块；以及
根据所述摩擦系数与转速的计算模块获得摩擦片的摩擦特性曲线；
获得摩擦片的摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：
根据所述润滑油粘度、粗糙度以及主动轴的转速将离合器的接合过程划分为三个阶段，即流体润滑阶段、混合润滑阶段和境界润滑阶段，且根据所述三个阶段分别建立流体润滑摩擦模型、混合润滑摩擦模型以及境界润滑摩擦模型；
其中，根据所述流体润滑摩擦模型与混合润滑摩擦模型建立流体动力学模型，且根据混合润滑摩擦模型与境界润滑摩擦模型建立表面粗糙度接触扭矩模型；
通过所述流体动力学模型、表面粗糙度接触扭矩模型以及主动轴的转速建立所述摩擦系数与转速的计算模块。
5.根据权利要求4所述的润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，其特征在于，通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型建立摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：
通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块。
6.根据权利要求5所述的润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，其特征在于，通过所述流体动力学模型和表面粗糙度接触扭矩模型推算出润滑油的油膜厚度变化率和主动轴的相对角速度变化率的对应关系以获得摩擦系数与转速的计算模块的步骤包括：
通过所述主动轴的转速，以及根据所述对应关系计算出的离合器的承载压力、离合器总摩擦扭矩获得所述摩擦特性曲线。
7.根据权利要求4所述的润滑摩擦特征测量分析系统的工作方法，其特征在于，所述主动轴的转速的获得步骤包括：
根据离合器作动装置的推力、主动轴的初始转速以及摩擦片的内外径建立离合器拟合动力学模型以获得所述主动轴的转速。
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