CN105136478A - 一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于全封闭湿式多盘制动器性能测试技术领域，为解决全封闭湿式多盘制动器的工作性能缺乏全面试验研究的技术问题，提供了一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，包括变频调速电机，变频调速电机的输出轴与减速器的输入轴通过联轴器Ⅱ连接，减速器的输出轴与扭矩转速传感器的输入轴之间依次通过半联轴器Ⅰ、万向联轴器、半联轴器Ⅱ连接，扭矩转速传感器的输出轴与半轴的轴端通过联轴器Ⅰ连接，半轴的另一端插入制动器内部通过螺栓与制动器连接，温度传感器安装在制动器的外表面。本发明的试验装置能够对全封闭湿式多盘制动器的工作性能展开全面的试验研究，有益弥补了国内对全封闭湿式多盘制动器试验研究的不足。

Description

一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置

技术领域

本发明属于全封闭湿式多盘制动器性能测试技术领域，具体涉及一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置。

背景技术

全封闭湿式多盘制动器以其特殊的结构形式，不但能够有效隔离煤矿井下粉尘、污水、煤泥等脏物，使之无法进入制动器内部，保证内部摩擦片正常工作，而且能够将制动时摩擦产生的火花与外界隔离，从而满足煤矿井下设备防爆要求。因此，全封闭湿式多盘制动器非常适合矿用无轨胶轮车的使用工况，并得到广泛得应用。

衡量全封闭湿式多盘制动器工作性能的指标主要包括制动扭矩和温升特性，即一定输入压力下制动器所能输出的制动扭矩和在规定的时间内一定工况下持续制动时制动器的温升情况。目前设计人员已经掌握全封闭湿式多盘制动器的设计方法，并能够根据输入压力粗略得计算出制动扭矩，但是并未得到试验验证。关于制动器的温升特性一直是研究的难点，受困于制动器温升模型计算的复杂性和可靠性，设计人员在设计时还未曾考虑制动器的温升特性。因此，急需对全封闭湿式多盘制动器的工作性能开展试验研究，以验证和修正制动扭矩的理论计算公式，并通过试验研究掌握制动器的温升特性。但是，目前对全封闭湿式多盘制动器工作性能的试验研究仍然非常薄弱，缺乏必要的试验装置。制动器生产厂家对制动器做出厂检验时，只做制动器内腔的打压试验、密封试验等一些较简单的试验项目，无法对制动器的制动扭矩和温升特性进行试验，导致制动器的工作性能无法得到可靠的保障。因此，为全面掌握全封闭湿式多盘制动器的工作性能，保证矿用无轨胶轮车制动安全可靠，设计一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，对制动器开展工作性能的试验研究成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决全封闭湿式多盘制动器的工作性能缺乏全面试验研究的技术问题，提供了一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，包括变频调速电机、减速器、万向联轴器、半联轴器Ⅰ、半联轴器Ⅱ、联轴器Ⅰ、联轴器Ⅱ、半轴、扭矩转速传感器、温度传感器、制动器、电机支架、减速器支架、扭矩转速传感器支架、制动器支架和液压控制系统；变频调速电机的输出轴与减速器的输入轴通过联轴器Ⅱ连接，减速器的输出轴与扭矩转速传感器的输入轴之间依次通过半联轴器Ⅰ、万向联轴器、半联轴器Ⅱ连接，扭矩转速传感器的输出轴与半轴的轴端通过联轴器Ⅰ连接，半轴的另一端插入制动器内部通过螺栓与制动器连接，液压控制系统与制动器连接，制动器、扭矩转速传感器、减速器、变频调速电机分别固定在制动器支架、扭矩转速传感器支架、减速器支架、电机支架上，温度传感器安装在制动器的外表面。

所述液压控制系统包括液压泵、溢流阀、充液阀、蓄能器、压力表Ⅰ、压力表Ⅱ、制动阀、伺服电动缸、过滤器和油箱，液压泵与充液阀的P口通过管路连接，蓄能器与充液阀的A口通过管路连接，充液阀的T口和O口分别与油箱连接，蓄能器与制动阀的P口通过管路连接，蓄能器的出口附近连接压力表Ⅰ，制动阀的A口与制动器的压力入口连接，制动阀的A口附近连接压力表Ⅱ，伺服电动缸固定在制动阀附近，伺服电动缸的推杆末端靠近制动阀上部的压盖，伺服电动缸的推杆与制动阀上部的压盖在同一直线上。

本发明的有益效果：

1.本发明的试验装置能够对全封闭湿式多盘制动器的工作性能展开全面的试验研究，有益弥补了国内对全封闭湿式多盘制动器试验研究的不足。本试验装置不但能够准确测试出全封闭湿式多盘制动器在不同压力下的制动扭矩，而且能够测试出矿用无轨胶轮车在不同工况下制动器的温升特性。通过分析和掌握相关试验数据，可以验证和完善制动器制动扭矩的理论计算公式，考核和评估制动器的热平衡性能，为指导制动器的设计和应用提供技术支持，对于提高和保障制动器工作性能的可靠性具有非常重要的意义。

2.本发明采用变频器与调速电机集成为一体的变频调速电机和减速器配合的传动机构，能够有效提升电机的扭矩，缩小调速范围，提高调速精度和转速的稳定性。

3.本发明的减速器与扭矩转速传感器之间采用万向联轴器的方式连接，能够充分利用万向联轴器的优点（根据需要可自动伸缩改变长短及适应不同心轴的连接），有利于整个试验装置的安装和调整，减小试验时振动对台架的冲击，防止因连接轴的不同心影响试验效果，提高试验的稳定性、可靠性、准确性和试验装置的使用寿命。

4.本发明的液压系统可向制动器提供由零至制动器设计最大输入压力之间的任何压力，充分利用伺服电动缸的推杆输出位移精度高的优点以及制动阀输出压力与压盖位移成正比例的关系，通过控制伺服电动缸推杆的输出位移进而控制制动阀上部压盖位移，从而精准控制制动阀输出压力，能够测试出制动器在不同压力下所能输出的制动扭矩。

附图说明

图1为本发明全封闭湿式多盘制动器性能试验装置的组成示意图；

图2为制动器输入压力的液压控制系统图；

图中：1-制动器支架，2-温度传感器，3-制动器，4-半轴，5-联轴器Ⅰ，6-扭矩转速传感器，7-扭矩转速传感器支架，8-半联轴器Ⅰ，9-万向联轴器，10-半联轴器Ⅱ，11-减速器，12-减速器支架，13-联轴器Ⅱ，14-变频调速电机，15-电机支架，16-油箱，17-溢流阀，18-充液阀，19-蓄能器，20-压力表Ⅰ，21-伺服电动缸，22-推杆，23-压盖，24-制动阀，25-压力表Ⅱ，26-液压泵，27-过滤器。

具体实施方式

如图1所示，一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，包括变频调速电机14、减速器11、万向联轴器9、半联轴器Ⅰ8、半联轴器Ⅱ10、联轴器Ⅰ5、联轴器Ⅱ13、半轴4、扭矩转速传感器6、温度传感器2、制动器3、电机支架15、减速器支架12、扭矩转速传感器支架7、制动器支架1和液压控制系统；变频调速电机14的输出轴与减速器11的输入轴通过联轴器Ⅱ13连接，减速器11的输出轴与扭矩转速传感器6的输入轴之间依次通过半联轴器Ⅰ8、万向联轴器9、半联轴器Ⅱ10连接，扭矩转速传感器6的输出轴与半轴4的轴端通过联轴器Ⅰ5连接，半轴4的另一端插入制动器3内部通过螺栓与制动器3连接，液压控制系统与制动器3连接，制动器3、扭矩转速传感器6、减速器11、变频调速电机14分别固定在制动器支架1、扭矩转速传感器支架7、减速器支架12、电机支架15上，温度传感器2安装在制动器3的外表面。

所述液压控制系统包括液压泵26、溢流阀17、充液阀18、蓄能器19、压力表Ⅰ20、压力表Ⅱ25、制动阀24、伺服电动缸21、过滤器27和油箱16，液压泵26与充液阀18的P口通过管路连接，蓄能器19与充液阀18的A口通过管路连接，充液阀18的T口和O口分别与油箱16连接，从液压泵流出的高压油通过充液阀为蓄能器充液，使蓄能器内油液压力保持在一定范围，当蓄能器内油液压力达到充液阀最高上限充液压力时，充液阀停止向蓄能器充液，从液压泵流入充液阀的高压油通过充液阀的O口流回油箱；当蓄能器内油液压力低于充液阀最低下限充液压力时，充液阀继续为蓄能器充液，直到油液压力达到充液阀最高上限充液压力为止。蓄能器19与制动阀24的P口通过管路连接，蓄能器19的出口附近连接压力表Ⅰ20，用来监视蓄能器内油液压力。制动阀24的A口与制动器3的压力入口连接，制动阀24的A口附近连接压力表Ⅱ25，用来监视进入制动器内的油液压力。伺服电动缸21固定在制动阀24附近，伺服电动缸21的推杆22末端靠近制动阀24上部的压盖23，伺服电动缸21的推杆22与制动阀24上部的压盖23在同一直线上。充分利用伺服电动缸21的推杆22输出位移精度高的优点，通过精确控制伺服电动缸21的推杆22的输出位移可以准确调节制动阀24上部压盖23的位移，由于制动阀24上部压盖23下行位移与制动阀24输出压力成正比例关系，每一位移值分别对应一定的输出压力，那么，通过精准控制制动阀24上部压盖23的位移，便可以得到所需要的由零至制动器设计最大输入压力之间的任何压力。

由于矿用无轨胶轮车质量较大，且经常在低速大扭矩状态下行驶，车辆制动时不仅制动初速度较低，而且需要制动器提供较大的制动扭矩，为真实模拟矿用无轨胶轮车全封闭湿式多盘制动器的使用工况，本发明采用变频器与调速电机集成为一体的变频调速电机14和减速器11配合的传动机构，能够有效提升电机的扭矩，缩小调速范围，提高调速精度和转速的稳定性。

本发明试验装置测试工作原理如下：

当需要测试在某一压力下制动器能够输出的制动扭矩时，首先通过控制伺服电动缸21的推杆22的输出位移，使制动阀24输出压力达到所需要的压力值，从压力表Ⅱ25即可读出该压力值，然后开启变频调速电机14慢慢加载，待制动器3开始转动时，从扭矩转速传感器6即可测出制动器3的输出扭矩。利用此方法，同样可以测试出制动器3能够输出的最大静制动力矩。测试时，将制动阀24的输出压力调节到制动器所设计的最大输入压力即可。

当需要测试制动器在某一转速下的温升特性时，根据测试要求，首先设定测试时间与制动器的输入压力，然后通过控制电机转速使减速器输出转速为制动器测试时所需要的转速。由于制动器活塞腔内存在一定输入压力，当电机减速器机构驱动制动器转动时，制动器内相互旋转的摩擦片之间必然相互挤压产生摩擦，如果摩擦运动持续稳定一段时间，那么制动器内部必然会产生大量热量使制动器外表面温度升高。此时，通过安装在制动器外表面的温度传感器便可以测试出制动器的温升情况。

根据试验装置测试制动器温升特性的原理，能够非常方便得测试出矿用无轨胶轮车在下长坡匀速行驶制动工况下制动器的温升情况，而矿用无轨胶轮车下长坡匀速行驶工况也是制动器温升最为恶劣的工况。当胶轮车下长坡行驶时，为了控制车速不致越来越快，司机必须轻踩制动踏板，使制动器产生部分制动力以克服胶轮车重力沿坡度方向的分力，因此，制动器内摩擦片始终处于相互摩擦生热状态。利用试验装置可以方便得模拟该制动工况，掌握制动器的温升情况。首先，根据胶轮车下坡行驶速度和轮胎滚动半径可以得出轮胎的转速，即制动器的加载转速。然后，根据胶轮车整车质量、坡道坡度以及制动器扭矩的理论计算公式换算出制动器的输入压力。最后，利用伺服推杆的输出位移即可控制制动器的输入压力。

Claims (2)

1.一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，其特征在于：包括变频调速电机（14）、减速器（11）、万向联轴器（9）、半联轴器Ⅰ（8）、半联轴器Ⅱ（10）、联轴器Ⅰ（5）、联轴器Ⅱ（13）、半轴（4）、扭矩转速传感器（6）、温度传感器（2）、制动器（3）、电机支架（15）、减速器支架（12）、扭矩转速传感器支架（7）、制动器支架（1）和液压控制系统；变频调速电机（14）的输出轴与减速器（11）的输入轴通过联轴器Ⅱ（13）连接，减速器（11）的输出轴与扭矩转速传感器（6）的输入轴之间依次通过半联轴器Ⅰ（8）、万向联轴器（9）、半联轴器Ⅱ（10）连接，扭矩转速传感器（6）的输出轴与半轴（4）的轴端通过联轴器Ⅰ（5）连接，半轴（4）的另一端插入制动器（3）内部通过螺栓与制动器（3）连接，液压控制系统与制动器（3）连接，制动器（3）、扭矩转速传感器（6）、减速器（11）、变频调速电机（14）分别固定在制动器支架（1）、扭矩转速传感器支架（7）、减速器支架（12）、电机支架（15）上，温度传感器（2）安装在制动器（3）的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种全封闭湿式多盘制动器性能试验装置，其特征在于：所述液压控制系统包括液压泵（26）、溢流阀（17）、充液阀（18）、蓄能器（19）、压力表Ⅰ（20）、压力表Ⅱ（25）、制动阀（24）、伺服电动缸（21）、过滤器（27）和油箱（16），液压泵（26）与充液阀（18）的P口通过管路连接，蓄能器（19）与充液阀（18）的A口通过管路连接，充液阀（18）的T口和O口分别与油箱（16）连接，蓄能器（19）与制动阀（24）的P口通过管路连接，蓄能器（19）的出口附近连接压力表Ⅰ（20），制动阀（24）的A口与制动器（3）的压力入口连接，制动阀（24）的A口附近连接压力表Ⅱ（25），伺服电动缸（21）固定在制动阀（24）附近，伺服电动缸（21）的推杆（22）末端靠近制动阀（24）上部的压盖（23），伺服电动缸（21）的推杆（22）与制动阀（24）上部的压盖（23）在同一直线上。