CN109975017A - 摩擦副性能综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦副性能综合测试仪，包括所需被测试的摩擦片，还包括与摩擦片相配合组成摩擦副的对偶钢片，所述摩擦片与对偶钢片设置于油箱中；在所述油箱外一侧设置有飞轮组、与油箱内摩擦片相连的主轴，飞轮组设置于主轴上，主轴另一端与伺服电机的动力输出端相连；在所述油箱外另一侧设置有拉扭复合传感器，拉扭复合传感器的轴端与油箱内对偶钢片连接，拉扭复合传感器设置于滑轨组件上，所述滑轨组件上还设置有拉杆式直线位移传感器；位于所述滑轨组件的另一侧设置有能使拉扭复合传感器在滑轨组件上产生位移的施压推进机构。本发明可以实现摩擦副制动、摩擦副带排、湿式摩擦副滑摩的性能测试，具体来说可以检测摩擦副在多种工况下的性能。

Description

摩擦副性能综合测试仪

技术领域

本发明涉及一种摩擦副性能综合测试仪，属于摩擦副测试技术领域，特别是涉及一种湿式摩擦副制动性能测试、湿式摩擦副带排性能测试、湿式摩擦副滑摩性能测试多工况性能磨擦副综合测试仪。

背景技术

摩擦副在机械领域上应用十分广泛，所有的机械设备、车辆、船舶都是需要制动和传动装置，那些制动和传动装置都是需要摩擦片形成摩擦副来执行，摩擦副作用的方式是通过摩擦来吸收或传递动力，所以摩擦副性能的好与坏直接关系着制动和传动效果怎样。随着湿式离合器在车辆和工程机械方面都有着广泛的应用，所以检验摩擦副性能一般都采用湿式摩擦副。摩擦副性能体现的方面有带排工况、滑摩工况、摩擦系数、温度等方面。湿式离合器都有着带排转矩这一现象，这一现象会导致发动机浪费一部分功率，所以湿式离合器的带排量的多与少是体现摩擦片性能好坏的指标之一；滑摩现象一般都是由活塞在油压作用下不能将摩擦盘紧紧压在主动件上所导致的，出现这种情况时发动机传递动力会通过两条路径：一是液力路径，二是滑摩路径，通过滑摩路径会大范围地提高传动效率并且也有着很好的减振的作用；摩擦系数是体现摩擦片在执行制动和传动性能好坏的一个参数，它不是一个固定的数值，影响它的因素有摩擦片在工作时所受的温度、摩擦片转动的速度、外界给摩擦片的负载力等。

专利号为CN103459876A的专利介绍一种干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，该专利测试干式离合器性能，干式离合器存在着磨损较大、工作寿命较短、噪声大、控制较为麻烦等缺点；专利号为CN108398262A的专利介绍了一种湿式摩擦副带排转矩试验台及试验方法，该专利介绍了湿式摩擦副带排工况下的试验，没有反映出湿式摩擦副在其它工况下试验检测。该专利中使用的惯性轮只有一个导致惯量配置范围较小，不能反应出大范围惯量配置下湿式摩擦副带排情况；专利号为CN103459876A的专利介绍了一种估算离合器温度的方法，该方法通过离合器的压力、时间等参数进行计算得出离合器的温度，用此方法计算出来的温度和实际温度会有较大误差；专利号为CN108593477A的专利介绍了基于摩擦轮副多种工况评估材料磨耗行为的装置及方法，该专利中的负载机构是把不同质量和数量砝码放进砝码盘中使摩擦副承受不同的载荷，不能够精确控制轴向加载力并且作用在摩擦副上的载荷较小，该方法不能实现加载力快速响应、不能精确控制摩擦副的初始间隙。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种摩擦副性能综合测试仪；具体地，本发明是一种可完成不同摩擦材料的摩擦副性能试验的湿式摩擦副综合试验仪。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种摩擦副性能综合测试仪，包括所需被测试的摩擦片，其特征在于：还包括与摩擦片相配合组成摩擦副的对偶钢片，所述的摩擦片与对偶钢片设置于油箱中；在所述的油箱外一侧设置有飞轮组、与油箱内摩擦片相连的主轴，飞轮组设置于主轴上，主轴另一端与伺服电机的动力输出端相连；在所述的油箱外另一侧设置有拉扭复合传感器，拉扭复合传感器的轴端与油箱内对偶钢片连接，拉扭复合传感器设置于滑轨组件上，所述的滑轨组件上还设置有拉杆式直线位移传感器；位于所述的滑轨组件的另一侧设置有能使拉扭复合传感器在滑轨组件上产生位移的施压推进机构。

作为本发明的一种优选方案，该测试仪还包括铸铁平台，所述的施压推进机构、滑轨组件、油箱、伺服电机均设置于铸铁平台上。

作为本发明的另一种优选方案，所述的油箱中设置有润滑油、温度传感器，所述的摩擦片与对偶钢片浸泡于润滑油中，所述的温度传感器采用TS06型号的温度传感器；所述的温度传感器用于测试润滑油的温度以及摩擦副的温度。

作为本发明的另一种优选方案，所述的飞轮组是由多个飞轮组合而成，它们的组成惯量范围是0.1-1kg/m³。

作为本发明的另一种优选方案，所述的飞轮组包括第一飞轮与第二飞轮，所述的第一飞轮设置于靠近油箱一侧，所述的第一飞轮与油箱之间的主轴上设置有第一轴承组件，所述的第一轴承组件由第一轴承、第一轴承座、第一端盖组成；位于所述第二飞轮另一侧的主轴上设置有第二轴承组件、角速度传感器，所述的第二轴承组件由第二轴承、第二轴承座、第二端盖组成，所述的角速度传感器采用HEI50型号的角速度传感器；与伺服电机的动力输出端相连的主轴端部上设置有与伺服电机动力输出端的输出轴相连的第一联轴器。

作为本发明的另一种优选方案，所述伺服电机的动力输出端包括与伺服电机相连的第二联轴器、与所述第二联轴相连的输出轴，输出轴连接主轴端部上的第一联轴器，在第一联轴器与第二联轴之间的输出轴上设置有离合器。

作为本发明的另一种优选方案，所述的滑轨组件包括导轨座、滑块导轨、滑块板、推板，所述的导轨座上设置与导轨座相配合滑动连接的滑块导轨，滑块导轨上设置有用于固定安装拉杆式直线位移传感器、推板的滑块板，所述的拉扭复合传感器固定安装于拉杆式直线位移传感器上方的推板上。

作为本发明的另一种优选方案，所述的拉扭复合传感器采用J2206型号的拉扭复合传感器，所述的拉杆式直线位移传感器采用KTC1-50型号的拉杆式直线位移传感器。

作为本发明的另一种优选方案，所述的施压推进机构由液压缸、液压缸座、关节轴承、关节轴承座、销轴组成，所述的液压缸设置于液压缸座上，所述的液压缸与关节轴承相连，所述的关节轴承与关节轴承座之间通过销轴相连，所述的关节轴承座与滑轨组件上的用于固定拉扭复合传感器的推板相对。

作为本发明的另一种优选方案，该测试仪还包括用于采集拉扭复合传感器、拉杆式直线位移传感器、温度传感器、角速度传感器数据信号的计算机以及与所述计算机相连的控制器，所述的控制器根据计算机所采集的拉扭复合传感器的数据对对偶钢片的负载大小进行控制、根据计算机所采集的拉杆式直线位移传感器的数据对摩擦片与对偶钢片间隙进行控制、根据计算机所采集的温度传感器的数据对油箱里温度进行控制、根据计算机所采集的角速度传感器的数据对摩擦片进行转速控制。

另外，通过所述的伺服电机和液压缸来控制机械运动，可以提供较大的力并且可以实现加载力快速响应，它的轴向加载力范围40kN，调节精度0.5%；响应时间为0.3秒，位移精度0.05mm。

其次，所述的拉扭复合传感器在本发明测试仪中的作用是准确测量压力值和扭矩值，扭矩最大测量值是300Nm，压力最大测量值是40kN；所述的拉杆式直线位移传感器在本发明测试仪中的作用是准确确定摩擦副间隙，精度0.01mm。

其次，所述的飞轮组是由多个飞轮组成，它们的组成惯量范围是0.1-1kg/m³，在本发明测试仪中的作用是有较大的惯量范围，可测得不同惯量下的数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是。

1.本发明的摩擦副性能综合测试仪可以实现摩擦副制动、摩擦副带排、湿式摩擦副滑摩的性能测试，具体来说可以检测摩擦副在多种工况下的性能。

2. 本发明的摩擦副性能综合测试仪在检验摩擦副带排工况试验中采用的是飞轮组，通过多个飞轮组合，获得多种转动惯量。

3.在湿式摩擦副制动性能测试中伺服电机和液压缸对对偶钢片施加的力是可以精确控制和实现加载力快速响应，调节范围是0-40kN,可调节力的大小来得到多组数据。

4.在湿式摩擦副带排性能测试中摩擦片与对偶钢片之间的间隙是可以精确控制，可调节间隙的大小来得到多组数据。

5.湿式摩擦副滑摩的性能测试中摩擦副的初始间隙不能改变，改变摩擦片的转速、施加给对偶钢片的力、流量来得到多组数据。

6.该测试仪采用了拉杆式直线位移传感器、拉扭复合传感器、温度传感器、角速度传感器可实时采集试验过程中传递转矩、转速、润滑油温度及摩擦副温度等。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明摩擦副性能综合测试仪的立体结构图。

图2为本发明摩擦副性能综合测试仪的主视结构图。

图3为本发明摩擦副性能综合测试仪的俯视结构图。

图4为本发明摩擦副性能综合测试仪的油箱剖面结构图。

图中标记说明：1为铸铁平台、2为液压缸座、3为液压缸、4为导轨座、5为滑块导轨、6为关节轴承、7为滑块板、8为关节轴承座、9为推板、10为拉杆式直线位移传感器、11为拉扭复合传感器、12为油箱、13为第一轴承、14为第一轴承座、15为第一端盖、16为第一飞轮、17为主轴、18为第二飞轮、19为第二轴承、20为第二轴承座、21为第二端盖、22为角速度传感器、24为销轴、25为第一联轴器、26为离合器、27为第二联轴器、28为伺服电机、29为对偶钢片、30为摩擦片、31为温度传感器。

具体实施方式

结合附图所示，本发明一种摩擦副性能综合测试仪，包括所需被测试的摩擦片30，其特征在于：还包括与摩擦片30相配合组成摩擦副的对偶钢片29，所述的摩擦片30与对偶钢片29设置于油箱12中；在所述的油箱12外一侧设置有飞轮组、与油箱12内摩擦片30相连的主轴17，飞轮组设置于主轴17上，主轴17另一端与伺服电机28的动力输出端相连；在所述的油箱12外另一侧设置有拉扭复合传感器11，拉扭复合传感器11的轴端与油箱12内对偶钢片29连接，拉扭复合传感器11设置于滑轨组件上，所述的滑轨组件上还设置有拉杆式直线位移传感器10；位于所述的滑轨组件的另一侧设置有能使拉扭复合传感器11在滑轨组件上产生位移的施压推进机构。

作为本发明的一种优选方案，该测试仪还包括铸铁平台1，所述的施压推进机构、滑轨组件、油箱12、伺服电机28均设置于铸铁平台1上。

作为本发明的另一种优选方案，所述的油箱12中设置有润滑油、温度传感器31，所述的摩擦片30与对偶钢片29浸泡于润滑油中，所述的温度传感器31采用TS06型号的温度传感器；所述的温度传感器31用于测试润滑油的温度以及摩擦副的温度。

作为本发明的另一种优选方案，所述的飞轮组是由多个飞轮组合而成，它们的组成惯量范围是0.1-1kg/m³。

作为本发明的另一种优选方案，所述的飞轮组包括第一飞轮16与第二飞轮18等多个飞轮，所述的第一飞轮16设置于靠近油箱12一侧，所述的第一飞轮16与油箱12之间的主轴17上设置有第一轴承组件，所述的第一轴承组件由第一轴承13、第一轴承座14、第一端盖15组成；位于所述第二飞轮18另一侧的主轴17上设置有第二轴承组件、角速度传感器22，所述的第二轴承组件由第二轴承19、第二轴承座20、第二端盖21组成，所述的角速度传感器22采用HEI 50型号的角速度传感器；与伺服电机28的动力输出端相连的主轴17端部上设置有与伺服电机28动力输出端的输出轴相连的第一联轴器25。

作为本发明的另一种优选方案，所述伺服电机28的动力输出端包括与伺服电机28相连的第二联轴器27、与所述第二联轴27相连的输出轴，输出轴连接主轴17端部上的第一联轴器25，在第一联轴器25与第二联轴27之间的输出轴上设置有离合器26。

作为本发明的另一种优选方案，所述的滑轨组件包括导轨座4、滑块导轨5、滑块板7、推板9，所述的导轨座4上设置与导轨座4相配合滑动连接的滑块导轨5，滑块导轨5上设置有用于固定安装拉杆式直线位移传感器10、推板9的滑块板7，所述的拉扭复合传感器11固定安装于拉杆式直线位移传感器10上方的推板9上。

作为本发明的另一种优选方案，所述的拉扭复合传感器11采用J2206型号的拉扭复合传感器，所述的拉杆式直线位移传感器10采用KTC1-50型号的拉杆式直线位移传感器。

作为本发明的另一种优选方案，所述的施压推进机构由液压缸3、液压缸座2、关节轴承6、关节轴承座8、销轴24组成，所述的液压缸3设置于液压缸座2上，所述的液压缸3与关节轴承8相连，所述的关节轴承6与关节轴承座8之间通过销轴24相连，所述的关节轴承座8与滑轨组件上的用于固定拉扭复合传感器11的推板9相对。

作为本发明的另一种优选方案，该测试仪还包括用于采集拉扭复合传感器11、拉杆式直线位移传感器10、温度传感器31、角速度传感器22数据信号的计算机以及与所述计算机相连的控制器，所述的控制器根据计算机所采集的拉扭复合传感器11的数据对对偶钢片29的负载大小进行控制、根据计算机所采集的拉杆式直线位移传感器10的数据对摩擦片30与对偶钢片29间隙进行控制、根据计算机所采集的温度传感器31的数据对油箱12里温度进行控制、根据计算机所采集的角速度传感器22的数据对摩擦片30进行转速控制。

另外，通过所述的伺服电机28和液压缸3来控制机械运动，可以提供较大的力并且可以实现加载力快速响应，它的轴向加载力范围0-40kN，调节精度0.5%-1%；响应时间为0.3秒，从开始加力到最大加载力<0.1s；空载位移精度0.05mm。

其次，所述的拉扭复合传感器11在本发明测试仪中的作用是准确测量拉力值和扭矩值，扭矩最大测量值是300Nm，拉力和压力最大测量值是40kN；所述的拉杆式直线位移传感器10在本发明测试仪中的作用是准确确定摩擦副初始间隙，精度0.01mm。

其次，所述的飞轮组是由第一飞轮16与第二飞轮18等多个飞轮所组成，它们的组成惯量范围是0.1-1kg/m³，在本发明测试仪中的作用是有较大的惯量范围，可测得不同惯量下的数据。

具体地，通过以下三个实施例对本发明摩擦副性能综合测试仪的湿式摩擦副制动性能测试过程、湿式摩擦副带排性能测试过程、湿式摩擦副滑摩性能测试过程进行具体阐述。

（1）.湿式摩擦副制动性能测试的实施例。

1）.湿式摩擦副制动性能测试过程：在准备阶段，安装所需测试的摩擦片30，调整由第一飞轮16和第二飞轮18转动惯量，调整对偶钢片29与摩擦片30间隙（如0.5mm），接合离合器26。

2）.调节伺服电机28转速至设定值（如2000rpm），伺服电机28动力通过离合器26、第一飞轮16和第二飞轮18传递到油箱12内被试摩擦片30。当被试摩擦片30转速达到设定值后，离合器26分离，液压缸3对对偶钢片29加载压力（如20kN），让油箱12中被试摩擦片30与对偶钢片29接合。

3）.当对偶钢片29转速为零时，离合器26制动过程结束；分开被试摩擦片30和对偶钢片29，一次制动过程完成。

测试过程中角速度传感器22实时记录伺服电机28所提供的转速，拉杆式直线位移传感器10实时记录摩擦片30和对偶钢片29的间隙，温度传感器31实时记录油箱12内润滑油和摩擦副的温度，拉扭复合传感器11实时记录传递转矩、轴向加载力。

（2）.湿式摩擦副带排性能测试的实施例。

1）.湿式摩擦副带排性能测试过程：在准备阶段，安装所需测试的摩擦片（30），调整由第一飞轮16和第二飞轮18转动惯量，调整对偶钢片29与摩擦片30间隙（如0.5mm），接合离合器26。

2）.试验仪工作时，调节伺服电机28转速至设定值（如1200rpm），伺服电机28动力通过离合器26、第一飞轮16和第二飞轮18传递到油箱12内被试摩擦片30，使第一飞轮16和第二飞轮18和摩擦片30的转速达到设定值。

3）.伺服电机28停止工作，让第一飞轮16和第二飞轮18来带动摩擦片30旋转，由摩擦片30和对偶钢片29形成摩擦副间充满着润滑油，摩擦片30和对偶钢片29有着转速差，进而引起带排现象，最终由于带排的作用下，飞轮箱内的飞轮和摩擦片30的转速下降到零。

测试过程中角速度传感器22实时记录的是第一飞轮16和第二飞轮18和摩擦片30的转速，拉杆式直线位移传感器10实时记录摩擦片30和对偶钢片29的间隙，温度传感器31实时记录的是油箱12内润滑油和摩擦副的温度，拉扭复合传感器11实时记录的是传递转矩。

（3）.湿式摩擦副滑摩性能测试的实施例。

1）.湿式摩擦副滑摩性能测试过程：在准备阶段，安装所需测试的摩擦片（30），调整由第一飞轮16和第二飞轮18转动惯量，调整对偶钢片29与摩擦片30间隙（如0.5mm），接合离合器26。

2）.试验仪工作时，对偶钢片29固定不动，调节伺服电机28转速至设定值（如1200rpm），伺服电机28动力通过离合器26、第一飞轮16和第二飞轮18传递到油箱12内被试摩擦片30，使摩擦片30的转速达到设定值保持不变。

3）.电液伺服系统中的液压缸3对对偶钢片29施加轴向力（如20kN），使对偶钢片29和摩擦片30表面相接触。

测试过程中角速度传感器22实时记录的是摩擦片30的转速，拉杆式直线位移传感器10实时记录摩擦片30和对偶钢片29的间隙，温度传感器31实时记录的是油箱12内润滑油和对偶钢片29的温度，拉扭复合传感器11实时记录的是传递转矩、轴向加载力。

当需要更换不同摩擦片时，打开油箱12，调节一下对偶钢片29和摩擦片30的间隙，摩擦片30直接进行更换；各部件运行良好，并运用好各个传感器所记录的数据，便可对摩擦副的多种性能进行准确的测试。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不局限于说明书和实施方式中所列的发明内容。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.摩擦副性能综合测试仪，包括所需被测试的摩擦片，其特征在于：还包括与摩擦片相配合组成摩擦副的对偶钢片，所述的摩擦片与对偶钢片设置于油箱中；在所述的油箱外一侧设置有飞轮组、与油箱内摩擦片相连的主轴，飞轮组设置于主轴上，主轴另一端与伺服电机的动力输出端相连；在所述的油箱外另一侧设置有拉扭复合传感器，拉扭复合传感器的轴端与油箱内对偶钢片连接，拉扭复合传感器设置于滑轨组件上，所述的滑轨组件上还设置有拉杆式直线位移传感器；位于所述的滑轨组件的另一侧设置有能使拉扭复合传感器在滑轨组件上产生位移的施压推进机构。

2.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：该测试仪还包括铸铁平台，所述的施压推进机构、滑轨组件、油箱、伺服电机均设置于铸铁平台上。

3.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的油箱中设置有润滑油、温度传感器，所述的摩擦片与对偶钢片浸泡于润滑油中，所述的温度传感器采用TS06型号的温度传感器；所述的温度传感器用于测试润滑油的温度以及摩擦副的温度。

4.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的飞轮组是由多个飞轮组合而成，它们的组成惯量范围是0.1-1kg/m³。

5.根据权利要求4所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的飞轮组包括第一飞轮与第二飞轮，所述的第一飞轮设置于靠近油箱一侧，所述的第一飞轮与油箱之间的主轴上设置有第一轴承组件，所述的第一轴承组件由第一轴承、第一轴承座、第一端盖组成；位于所述第二飞轮另一侧的主轴上设置有第二轴承组件、角速度传感器，所述的第二轴承组件由第二轴承、第二轴承座、第二端盖组成，所述的角速度传感器采用HEI50型号的角速度传感器；与伺服电机的动力输出端相连的主轴端部上设置有与伺服电机动力输出端的输出轴相连的第一联轴器。

6.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述伺服电机的动力输出端包括与伺服电机相连的第二联轴器、与所述第二联轴相连的输出轴，输出轴连接主轴端部上的第一联轴器，在第一联轴器与第二联轴之间的输出轴上设置有离合器。

7.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的滑轨组件包括导轨座、滑块导轨、滑块板、推板，所述的导轨座上设置与导轨座相配合滑动连接的滑块导轨，滑块导轨上设置有用于固定安装拉杆式直线位移传感器、推板的滑块板，所述的拉扭复合传感器固定安装于拉杆式直线位移传感器上方的推板上。

8.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的拉扭复合传感器采用J2206型号的拉扭复合传感器，所述的拉杆式直线位移传感器采用KTC1-50型号的拉杆式直线位移传感器。

9.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：所述的施压推进机构由液压缸、液压缸座、关节轴承、关节轴承座、销轴组成，所述的液压缸设置于液压缸座上，所述的液压缸与关节轴承相连，所述的关节轴承与关节轴承座之间通过销轴相连，所述的关节轴承座与滑轨组件上的用于固定拉扭复合传感器的推板相对。

10.根据权利要求1所述的摩擦副性能综合测试仪，其特征在于：该测试仪还包括用于采集拉扭复合传感器、拉杆式直线位移传感器、温度传感器、角速度传感器数据信号的计算机以及与所述计算机相连的控制器，所述的控制器根据计算机所采集的拉扭复合传感器的数据对对偶钢片的负载大小进行控制、根据计算机所采集的拉杆式直线位移传感器的数据对摩擦片与对偶钢片间隙进行控制、根据计算机所采集的温度传感器的数据对油箱里温度进行控制、根据计算机所采集的角速度传感器的数据对摩擦片进行转速控制。