CN114593912B - 一种鼓式制动器的动特性测试设备及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆台架试验技术领域，公开了一种鼓式制动器的动特性测试设备及测试方法。本发明采用鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸，鼓式制动器的动特性测试设备包括力传感器和位移传感器，力传感器套设在制动弹簧缸的推杆上并压紧设置在推杆末端推盘和顶端连接叉之间以检测推杆的推力；位移传感器包括主体和钢索，主体固定设置，钢索的一端连接于主体，另一端连接于连接叉的顶端以检测推杆的位移。本发明能够检测推杆的推力和位移，进而对于搭载制动气室或制动弹簧缸的鼓式制动器，实现了动态评价即动性能测试，且利于实现制动气室或制动弹簧缸与鼓式制动器的匹配性能测试，节约试验时间。

Description

一种鼓式制动器的动特性测试设备及测试方法

技术领域

本发明涉及制动器和台架试验技术领域，尤其涉及一种鼓式制动器的动特性测试设备及测试方法。

背景技术

气压鼓式制动为现阶段国产中重型商用卡车和客车的主要制动器类型，市场占有率大，结构简单，价格低廉，维修和售后成本低，使用寿命长等特点。

制动气室(或制动弹簧缸)为鼓式制动器的制动促动机构，是制动指令执行的关键部件，其性能直接影响鼓式制动器的关键性能和整车安全性。研究其动特性，就成为制动系统研究的主要课题。现阶段通用的研究方法主要是对鼓式制动器和制动气室(或制动弹簧缸)的动特性分开进行研究再进行匹配，然后形成整个轮端制动系统，此种方法的优点是分析方法简单，对设备要求较低；缺点是无法动态评价，鼓式制动器与制动气室(或制动弹簧缸)加间隙调节装置孤立分析，无法解耦相互之间匹配影响，直至影响整车制动系统性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鼓式制动器的动特性测试设备及测试方法，以解决鼓式制动器的测试方法无法动态评价的问题，将鼓式制动器与制动气室(或制动弹簧缸)匹配并进行动性能测试。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种鼓式制动器的动特性测试设备，所述鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸，所述鼓式制动器的动特性测试设备包括：

力传感器，所述力传感器套设在所述制动弹簧缸的推杆上并压紧设置在所述推杆底端推盘和顶端连接叉之间以检测所述推杆的推力；

位移传感器，包括主体和钢索，所述主体固定设置，所述钢索的一端连接于所述主体，另一端连接于所述连接叉的顶端以检测所述推杆的位移。

可选地，所述力传感器为垫片力传感器或应变片。

可选地，所述鼓式制动器的动特性测试设备还包括套管，所述套管套设在所述推杆上且位于所述力传感器和所述推盘之间。

可选地，所述力传感器和所述推杆之间设有润滑胶。

可选地，所述鼓式制动器的动特性测试设备还包括连接轴，所述连接轴的一端固定连接于所述连接叉的顶端，另一端连接所述钢索，所述连接轴垂直于所述推杆，所述钢索垂直于所述连接轴。

可选地，所述连接轴的一端穿设所述连接叉并沿制动调整臂的轴向中心设置。

可选地，所述连接叉的底端套设在所述推杆上并通过锁紧螺母螺纹连接所述推杆以锁紧所述连接叉。

可选地，所述鼓式制动器的动特性测试设备还包括：

车桥支座，设有两个，两个所述车桥支座的底端均固定在试验台架的地板上，顶端分别连接桥壳总成的两端，鼓式制动器固定在所述桥壳总成上；两个制动鼓总成对称设置在所述桥壳总成的两端并固定，所述制动鼓总成包括固定部分和转动部分；制动弹簧缸的推杆通过制动调整臂和凸轮轴连接所述制动鼓总成的所述固定部分；

轴支座，所述轴支座设有两个，两个所述轴支座间隔设置，所述轴支座的底端均固定在试验台架的地板上，顶端分别支撑和连接扭矩传感器，所述扭矩传感器的转动轴的第一端连接惯性测功机，第二端通过万向传动轴连接所述制动鼓总成的所述转动部分。

本发明的一种鼓式制动器的动特性测试设备，通过设置在鼓式制动器的推杆上设置力传感器和位移传感器，能够检测推杆的推力和位移，进而对于搭载制动气室或制动弹簧缸的鼓式制动器，实现了动态评价即动性能测试，且利于实现制动气室或制动弹簧缸与鼓式制动器的匹配性能测试。

本发明还提供一种鼓式制动器的动特性测试方法，根据所述鼓式制动器的动特性测试设备，所述鼓式制动器的动特性测试方法包括如下步骤：

S1，将所述惯性测功机、所述扭矩传感器、所述制动鼓总成和所述鼓式制动器组装并固定在试验台架上，所述鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸，在所述制动弹簧缸的推杆顶端设置力传感器和位移传感器，形成所述鼓式制动器的动特性测试设备；

S2，所述惯性测功机带动所述扭矩传感器的转动轴转动，进而通过万向传动轴带动所述制动鼓总成的转动部分的转动；

S3，制动触发装置模拟整车制动过程，向所述鼓式制动器的所述制动气室或所述制动弹簧缸施加制动气压和制动时间，完成制动动作；

S4，所述惯性测功机采集和记录制动过程中的制动参数，所述制动参数包括制动速度V、风速W、制动蹄温度T1、所述制动鼓总成的固定部分的温度T2、所述推杆的位移L和所述推杆的推力F；

S5，根据所述制动气压、所述制动时间和所述制动参数，得到所述制动气室或所述制动弹簧缸与所述鼓式制动器的匹配动特性。

可选地，所述匹配动特性包括所述鼓式制动器与所述制动气室或所述制动弹簧缸在正常行驶状态下的性能匹配、在长下坡状态下的性能匹配、在所述制动鼓总成高温状态下性能匹配、在所述制动鼓总成淋水状态下的性能匹配和驻车状态下的性能匹配。

本发明的有益效果：

本发明的一种鼓式制动器的动特性测试方法，鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸进行测试，通过测试推杆推力和位移，匹配制动参数，实现对于鼓式制动器的动性能匹配测试，节约试验时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种鼓式制动器的动特性测试设备的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种鼓式制动器的动特性测试设备中力传感器和位移传感器与制动气室或制动弹簧缸的安装位置关系示意图；

图3是本发明实施例提供的一种鼓式制动器的动特性测试设备中力传感器和推杆的连接示意图。

图中：

1.力传感器；2.位移传感器；21.主体；22.钢索；3.套管；4.连接轴；5.制动调整臂；6.凸轮轴；7.车桥支座；71.车桥调整架；72.车桥安装板；8.轴支座；

100.制动弹簧缸；101.推杆；102.连接叉；1021.锁紧螺母；103.弹簧缸本体；104.前腔壳；105.推盘；106.弹簧缸支架；200.地板；300.桥壳总成；400.制动鼓总成；401.固定部分；402.转动部分；500.转动轴；600.万向传动轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”应该理解为两个以上。

本发明提供的一种鼓式制动器的动特性测试设备，如图1-图3，本发明提供的鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸100进行动特性测试，实现对于鼓式制动器的动态评价，利于实现鼓式制动器的动特性匹配测试。制动气室和制动弹簧缸100均包含推杆101和连接叉102结构，本实施例中以鼓式制动器搭载制动弹簧缸100为例进行详细的说明。

本发明首先提供一种鼓式制动器的动特性测试设备，如图2所示，包括鼓式制动器、力传感器1和位移传感器2，鼓式制动器搭载制动弹簧缸100，制动弹簧缸100包括推杆101和连接叉102，还包括弹簧缸本体103和前腔壳104，弹簧缸本体103和前腔壳104连接形成制动弹簧缸100，推杆101的底端穿设前腔壳104并位于弹簧缸本体103内，且位于弹簧缸本体103内的推杆101的底端设有推盘105。本发明通过在推杆101的顶端设置力传感器1和位移传感器2，分别用于检测推杆101的推力和位移，进而与鼓式制动器动特性试验过程中的制动气压、制动时间以及其他制动参数进行动特性匹配，实现鼓式制动器的动特性匹配测试试验。

如图2和图3，力传感器1套设在制动弹簧缸100的推杆101上并压紧设置在推杆101末端推盘105和顶端连接叉102之间以检测推杆101的推力；可以理解，推杆101在推盘105的作用下移动产生位移，如图2，同时推杆101会推动制动调整臂5，进而凸轮轴6转动，将制动鼓总成400的固定部分401的制动蹄上摩擦片压向转动部分402的制动鼓而产生制动(参见图1)。因此，测试推杆101的顶端(推杆101与制动调整臂5的连接端)压力，利于对鼓式制动器的制动效果和制动过程进行测试和检测。

位移传感器2包括主体21和钢索22，主体21固定设置，钢索22的一端连接于主体21，另一端连接于连接叉102的顶端以检测推杆101的位移。

如图2和图3所示，位移传感器2的测试端即钢索22的末端连接于连接叉102，由于连接叉102与推杆101的顶端为刚性连接，因而可以得到推杆101在制动过程中的位移量，进而得到推杆101顶端压力、位移数据与制动弹簧缸100的制动性能之间的关系，利于对鼓式制动器与制动弹簧缸100的匹配性能进行综合测试，体现整体制动效果。

本发明的一种鼓式制动器的动特性测试设备，通过设置在制动弹簧缸100的推杆101上设置力传感器1和位移传感器2，能够检测推杆101的推力和位移，进而对于搭载制动气室或制动弹簧缸100的鼓式制动器，实现了动态评价即动性能测试，且利于实现制动气室或制动弹簧缸100与鼓式制动器的匹配性能测试。

可选地，力传感器1为垫片力传感器或应变片。

本发明实施例以垫片力传感器为例对推杆101的推力或顶端压力进行测试，因此垫片力传感器的结构为关键点。力传感器1的主要作用是测量推杆101的顶端推力，因此，在其他实施例中，可以采用在推杆101顶端设置应变片替代垫片力传感器进行推力检测，配合数据采集系统采集应变来计算推力，属于一般技术公知，本文不进行展开描述。

可选地，鼓式制动器的动特性测试设备还包括套管3，套管3套设在推杆101上且位于力传感器1和推盘105之间。

结合图2和图3，套管3套设在推杆101上，且位于垫片力传感器1和推盘105之间，以便于将推盘(膜片)105的受力直接传递至垫片力传感器1，测力结果更加准确和直接。可以理解，套管3和力传感器1的轴向方向的总长度等于推杆101的长度，因此可以确保力传感器1的测力位置的稳定性，确保测试试验的数据稳定性。

可选地，力传感器1和推杆101之间设有润滑胶。

本发明实施例中采用垫片力传感器1，采集数据更加准确。试验测试设备安装过程，将制动弹簧缸100的弹簧缸本体103与推杆101拆分开，将制动弹簧缸100原有的连接叉102(也称联结叉)拆掉，将推杆101与连接叉102接触部位的螺纹涂润滑胶处理，使垫片力传感器1与推杆101接触时不会产生卡滞、影响力测量的现象。将垫片力传感器1适配的套管3套在推杆101上，将垫片力传感器1与连接叉102相继套到推杆101上，用连接叉102的锁紧螺母1021螺纹连接推杆101的顶端实现各部件紧密接触连接，但是不要留存过大预紧力，然后将制动弹簧缸100按照未拆解之前状态复原。

可选地，鼓式制动器的动特性测试设备还包括连接轴4，连接轴4的一端固定连接于连接叉102的顶端，另一端连接钢索22，连接轴4垂直于推杆101，钢索22垂直于连接轴4。

在实施时，制动弹簧缸100、制动调整臂5和凸轮轴6按照实车状态安装好，连接轴4与凸轮轴6的初始位置同轴设置，位移传感器2的主体21可以固定在试验舱的地板200上，并且保证与制动调整臂5力臂垂直。结合图2和图3所示，连接轴4的一端与连接叉102连接且连接轴4垂直于推杆101设置，钢索22连接在连接轴4的远离连接叉102的一端，当推杆101向上推动带动连接叉102发生位移，进而连接轴4的右端发生位移，左端钢索22检测到连接轴4的位移并上传至控制端以便进行数据分析。可见，相互垂直设置的推杆101、连接轴4和钢索22，利于数据的检测和分析，且准确的比较高。连接轴4一般为销轴件。

可选地，连接轴4的一端穿设连接叉102并沿制动调整臂5的轴向中心设置。

如图2所示，制动调整臂5和连接叉102上均设有销孔以便于连接，现有技术中通常也是通过销轴连接，本发明中将销轴替换为连接轴4，增加了销轴的轴向长度以便预连接钢索22来测量位移量。因此，安装时，将连接轴4的一端依次穿入制动调整臂5和连接叉102的销孔内，即可实现连接。需要说明的是，连接轴4上朝向连接钢索22的一侧设有限位面，以便于保证连接后的连接轴4具有足够的测量长度，以便于调整钢索22和本体21的位置和安装角度。

可选地，连接叉102的底端套设在推杆101上并通过锁紧螺母1021螺纹连接推杆101以锁紧连接叉102。螺纹连接方式简单易于拆装，且预紧力可调。

可选地，如图1所示，本发明提供的鼓式制动器的动特性测试设备还包括车桥支座7和轴支座8，车桥支座7设有两个，两个车桥支座7的底端均固定在试验台架或试验舱的地板200上，顶端分别通过车桥调整架71和车桥安装板72连接桥壳总成300的两端，鼓式制动器通过制动弹簧缸支架106固定在桥壳总成300上；两个制动鼓总成400对称设置在桥壳总成300两端并固定，制动鼓总成400包括固定部分401和转动部分402；鼓式制动器的推杆101通过制动调整臂5和凸轮轴6连接制动鼓总成400的固定部分401；其中，转动部分402是指制动鼓，固定部分401是指制动蹄，制动时制动蹄在凸轮轴6的直接作用下向外旋转，外表面的摩擦片(设置温度传感器)压靠在制动鼓(固定部分401)上实现制动效果。轴支座8设有两个，两个轴支座8间隔设置，轴支座8的底端均固定在试验台架的地板200上，顶端分别支撑和连接扭矩传感器，扭矩传感器的转动轴500的第一端连接惯性测功机(作为转动输出端和控制端)，第二端通过万向传动轴600连接制动鼓总成400的转动部分402。

本发明提供的一种鼓式制动器的动特性测试设备，有极高的实车还原度，能实时准确反映匹配状况。避免研究鼓式制动器刚性、鼓式制动器内部部件复杂运动与应力变形，直接对系统匹配进行直接研究，使系统匹配由繁入简，简单直观。

本发明还提供一种鼓式制动器的动特性测试方法，根据上述提供的鼓式制动器的动特性测试设备，结合图1-图3，该鼓式制动器的动特性测试方法包括如下步骤：

S1，在试验台架的地板200上设置车桥支座7和轴支座8，将惯性测功机、扭矩传感器、制动鼓总成400和鼓式制动器的制动弹簧缸100组装并固定在试验台架上，鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸100(附图仅展示了制动弹簧缸100的固定位置)，在制动弹簧缸100的推杆101顶端设置力传感器1和位移传感器2，形成鼓式制动器的动特性测试设备；

S2，惯性测功机带动扭矩传感器的转动轴500转动，进而通过万向传动轴600带动制动鼓总成400的转动部分402的转动；

S3，制动触发装置模拟整车制动过程，向鼓式制动器的制动气室或制动弹簧缸100施加制动气压和制动时间，完成制动动作，模拟整车制动过程；

S4，惯性测功机采集和记录制动过程中的制动参数，制动参数包括制动速度V、风速W、制动蹄温度T1、制动鼓总成400的固定部分401的温度T2、推杆101的位移L和推杆101的推力F；

S5，根据制动气压、制动时间和制动参数，得到制动气室或制动弹簧缸100与鼓式制动器的匹配动特性。

该测试方法中，在现有的测试方法和测试设备中增设了力传感器1和位移传感器2来检测制动模拟过程中推杆101的推力F和位移L。另外，固定部分401和转动部分402分别设置温度传感器以用来检测温度T2和温度T1。其他未详尽公开部分均以常规制动器测试试验台架设备相同，本文不再赘述。

本发明的一种鼓式制动器的动特性测试方法，鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸100进行测试，通过测试推杆101推力F和位移L，匹配制动模拟过程中采集的制动参数，实现对于鼓式制动器的动性能匹配测试，节约试验时间。通过该测试方法，可以直接得到鼓式制动器整体的性能参数，相比于现有技术中单独进行制动弹簧缸100的制动性能测试方法，本发明解决了现有技术中无法解耦制动弹簧缸100与鼓式制动器整体之间的匹配影响的问题。

可选地，本发明中提及的匹配动特性包括鼓式制动器与制动气室或制动弹簧缸100在正常行驶状态下的性能匹配、在长下坡状态下的性能匹配、在制动鼓总成400高温状态下性能匹配、在制动鼓总成400淋水状态下的性能匹配和驻车状态下的性能匹配。

需要说明的是，本发明实施例提供的测试方法，试验条件如下表1所示。

表1试验条件

试验前，鼓式制动器与制动鼓总成400的制动鼓需要进行磨合，制动鼓与摩擦衬片结合面积达到80％以上后才可以进行试验。

可见，应用本发明提供的鼓式制动器的动特性测试设备和测试方法，一个试验台架上可以实现鼓式制动器的多种动特性匹配试验，具有节约试验成本和试验时间的显著作用效果，且对于鼓式制动器的制动弹簧缸100的匹配性能试验更加直接和准确，模拟效果好。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，使用一种鼓式制动器的动特性测试设备，所述鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸（100），所述鼓式制动器的动特性测试设备包括：

力传感器（1），所述力传感器（1）套设在所述制动弹簧缸（100）的推杆（101）上并压紧设置在所述推杆（101）底端推盘（105）和顶端连接叉（102）之间以检测所述推杆（101）的推力；

位移传感器（2），包括主体（21）和钢索（22），所述主体（21）固定设置，所述钢索（22）的一端连接于所述主体（21），另一端连接于所述连接叉（102）的顶端以检测所述推杆（101）的位移；

连接轴（4），所述连接轴（4）的一端固定连接于所述连接叉（102）的顶端，另一端连接所述钢索（22）；

所述连接叉（102）的底端套设在所述推杆（101）上并通过锁紧螺母（1021）螺纹连接所述推杆（101）以锁紧所述连接叉（102）；

车桥支座（7），设有两个，两个所述车桥支座（7）的底端均固定在试验台架的地板（200）上，顶端分别连接桥壳总成（300）的两端，鼓式制动器固定在所述桥壳总成（300）上；两个制动鼓总成（400）对称设置在所述桥壳总成（300）的两端并固定，所述制动鼓总成（400）包括固定部分（401）和转动部分（402）；制动弹簧缸（100）的推杆（101）通过制动调整臂（5）和凸轮轴（6）连接所述制动鼓总成（400）的所述固定部分（401）；

轴支座（8），所述轴支座（8）设有两个，两个所述轴支座（8）间隔设置，所述轴支座（8）的底端均固定在试验台架的所述地板（200）上，顶端分别支撑和连接扭矩传感器，所述扭矩传感器的转动轴（500）的第一端连接惯性测功机，第二端通过万向传动轴（600）连接所述制动鼓总成（400）的所述转动部分（402）；

所述鼓式制动器的动特性测试方法包括如下步骤：

S1，将惯性测功机、扭矩传感器、制动鼓总成（400）和鼓式制动器组装并固定在试验台架上，所述鼓式制动器搭载制动气室或制动弹簧缸（100），在所述制动弹簧缸（100）的推杆（101）顶端设置力传感器（1）和位移传感器（2），形成所述鼓式制动器的动特性测试设备；

S2，所述惯性测功机带动所述扭矩传感器的转动轴（500）转动，进而通过万向传动轴（600）带动所述制动鼓总成（400）的转动部分（402）的转动；

S3，制动触发装置模拟整车制动过程，向所述鼓式制动器的所述制动气室或所述制动弹簧缸（100）施加制动气压和制动时间，完成制动动作；

S4，所述惯性测功机采集和记录制动过程中的制动参数，所述制动参数包括制动速度V、风速W、制动蹄温度T1、所述制动鼓总成（400）的固定部分（401）的温度T2、所述推杆（101）的位移L和所述推杆（101）的推力F；

S5，根据所述制动气压、所述制动时间和所述制动参数，得到所述制动气室或所述制动弹簧缸（100）与所述鼓式制动器的匹配动特性。

2.根据权利要求1所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，所述力传感器（1）为垫片力传感器或应变片。

3.根据权利要求1所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，还包括套管（3），所述套管（3）套设在所述推杆（101）上且位于所述力传感器（1）和所述推盘（105）之间。

4.根据权利要求1所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，所述力传感器（1）和所述推杆（101）之间设有润滑胶。

5.根据权利要求1所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，所述连接轴（4）垂直于所述推杆（101），所述钢索（22）垂直于所述连接轴（4）。

6.根据权利要求5所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，所述连接轴（4）的一端穿设所述连接叉（102）并沿制动调整臂（5）的轴向中心设置。

7.根据权利要求1所述的鼓式制动器的动特性测试方法，其特征在于，所述匹配动特性包括所述鼓式制动器与所述制动气室或所述制动弹簧缸（100）在正常行驶状态下的性能匹配、在长下坡状态下的性能匹配、在所述制动鼓总成（400）高温状态下性能匹配、在所述制动鼓总成（400）淋水状态下的性能匹配和驻车状态下的性能匹配。