CN2750313Y - 调速恒输出型摩擦试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种调速恒输出型摩擦试验机。它由设置在机座右侧上面与摩擦盘相连接的驱动机构及加载机构、测力机构、在机座左侧的计算机系统、电控箱、在机座后面的冷却系统和机座右面的液压站组成，其加载机构由龙门支撑、加载油缸、加压立轴及加载支臂组成，龙门支撑固定在机座上，加载油缸固设于龙门支撑上，其活塞与加压立轴连接，加压立轴的下端与加载支臂中央铰接，加载支臂两端作用在摩擦盘表面，其测力机构之拉压传感器采集摩擦盘产生的摩擦力信号通过计算机系统、电液伺服阀控制加载油缸输出力保持随动；其驱动机构采用调速电机，使其驱动的摩擦盘的转速可调。本实用新型试验机的试验工况范围得以扩大，可进行多种工况的摩擦试验。

Description

调速恒输出型摩擦试验机

技术领域

本实用新型属于摩擦材料摩擦磨损性能试验机，特别是一种可控制恒摩擦力输出型摩擦试验机。

背景技术

摩擦材料摩擦磨损性能检测的试验体系分为：小样试验、台架试验、整车试验。小样试验是把所需研究的摩擦材料制成尺寸较小的试样，在相应的试验机上进行，一般多用于配方研究与筛选试验，目前更多用于中间质量控制。

小样试验机目前使用较多、且为大家所公认的主要有三种：定速试验机；FAST试验机；CHASE试验机，三种试验机的试验工况条件、试验、功能、试验方法及执行标准各不相同

定速试验机是以日本JIS D4411-75，4311-75标准为基础的试验机，用于轻、中、重型制动衬片和离合器衬片的摩擦性能的评价，它是采用盘--块式摩擦副，定速滑摩，在一定压力、速度下，测试摩擦系数和磨损率与温度变化的关系，我国也等同采用此方法作为国标，目前国内机型较多，但原理和试验方法完全一样

FAST试验机，由美国福特汽车公司为评定衬片和离合器摩擦面片的摩擦磨损性能而研制的，并用于产品的质量控制，其同定速试验机一样，也属于圆盘式试验机，也采用盘一块式摩擦副，主要试验功能是：研究测定摩擦系数与温度、压力的关系，增加某些附件后也可用于研究与速度的关系。FAST试验机的最突出的优点是具有恒摩擦力功能，或者说其主要试验方法是恒摩擦力试验。即试验机上的特殊装置会在摩擦系数改变(热衰退导致的摩擦系数下降)时，自动调整正压力，使摩擦力维持在特定的水平上(采用自动提高试验压力的方法保持恒摩擦力)。这一试验方法用于评定材料的磨损比定速试验机要优越得多。

CHASE试验机，它是1958年由美国汽车工程师协会(SAE)作为制动衬片质量控制、试验规范(SAEJ661)所提出的测试设备，它采用鼓一块式摩擦副，广泛用于摩擦材料在惯性台架试验或整车试验前的摩擦性能测试或对新的摩擦材料配方进行筛选，即是摩擦材料性能的专用设备。目前应用较广。

上述三种试验机比较而言，定速试验机虽然结构简单、操作方便、价格便宜，但由于其试验工况条件固定，不能准确模拟实际工况，所以数据可比性差，可信度低，只能进行定性说明与评价；FAST试验机虽具有恒摩擦力功能，但结构较复杂，价格较贵，且多用于配方研究时使用；CHASE试验机虽然能够提供多种工况条件，对试验结果进行定性说明和评价，但价格较贵，结构较复杂，对试样的安装位置要求较严(否则影响测试结果)，因此对使用和维修人员要求较高

此外，吉林大学在先申请的一种摩擦试验机(申请号：200420011411.2)专利，只是涉及到GB5763/GB5764标准的摩擦试验机，对原有的定速试验机进行了改进，但仍属于定速试验机。

随测试技术手段的的发展和用户对测试设备要求的提高，小样试验机也将朝着调速、变比压、恒输出方式发展。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种调速恒输出型摩擦试验机，特别能适合于摩擦材料摩擦磨损性能检测的试验机，以克服以往试验机结构复杂、功能单一、试验工况条件固定、测试数据可比性差、可信度低、价格昂贵等缺点，以适应对摩擦材料摩擦磨损性能检测实验技术的需求。

本实用新型调速恒输出型摩擦试验机由设置在机座右侧上面与摩擦盘相连接的驱动机构及加载机构、测力机构，设置在机座左侧的计算机系统、电控箱，设置在机座后面的冷却系统和设置在机座右面的液压站组成，其特征在于所述的加载机构由龙门支撑、加载油缸、加压立轴及加载支臂组成，龙门支撑固定在机座上，加载油缸采用前法兰形式固设于龙门支撑上，其活塞与加压立轴连接，加压立轴的下端与加载支臂中央铰接，加载支臂两端作用在摩擦盘表面，所述的测力机构之拉压传感器采集摩擦盘产生的摩擦力信号通过计算机系统、电液伺服阀控制加载油缸输出力保持随动；所述的驱动机构采用调速电机，使其驱动的摩擦盘的转速可调。

所述的测力机构由摆杆、摆轴、连杆、拉压传感器组成，摆轴固定在机座上，摆杆与摆轴铰接，摆杆一端伸出并与联接在龙门支撑立柱上的拉压传感器相联接，两根连杆其杆两端通过关节轴承分别与加载支臂和摆杆连接成平行四边形。

所述的冷却系统为风冷却方式。由固定在机座上的引风机、通过引风管、接口法兰连接设置在摩擦盘外周的壳体组成。

本实用新型采用整体结构，安装、调试、使用方便；采用龙门式加载机构和平行四边形铰链测力机构，加强了机件的刚度，最大限度地实现了测力机构接近摩擦表面，减少加载立轴的横向分力，有效防止振动的发生，提高了测试精确度和运行稳定性。

本实用新型的驱动机构，与背景技术所述的定速摩擦试验机形式上相同，只是其驱动电机采用调速电机(包括交流变频调速、直流调速和电磁调速)，使其驱动的摩擦盘的转速可调，可实现不同转速的工况试验条件；压力加载机构采用压力自动控制系统，使加载油缸输出力保持随动，保证输出摩擦力恒定。使该试验机的试验工况范围得以扩大，可进行多种工况的试验；由于采用了风冷却装置，其风量可调，更能有效地模拟实际工况。

附图说明

图1是本实用新型摩擦试验机主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1中所示加载支臂6的放大示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型摩擦试验机液压原理图；

图7是本实用新型摩擦试验机压力控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本实用新型结构作进一步详细说明。

参阅图1至图5，图中：1-计算机系统、2-电控箱、3-机座、4-主轴系、5-摩擦盘、6-加载支臂、7-龙门支撑、8-引风机、9-引风管管箍、10-摆杆、11-调速电机、12-皮带轮、13-加热管、14-试片夹具、15-关节轴承、16-拉压传感器、17-热电偶、18-连杆、19-摆轴、20-引风管、21-接口法兰、22-壳体、23-冷却风道、24-加载油缸、25-加压立轴、26-液压站、27-加载油缸油管、28-连接件、39-试片安装块、30-试片。

本实用新型调速恒输出型摩擦试验机，由设置在机座3右侧上面与摩擦盘5相连接的驱动机构及加载机构、测力机构，设置在机座3左侧的计算机系统1、电控箱2，设置在机座3后面的冷却系统和设置在机座3右面的液压站27组成，其所述的加载机构由龙门支撑7、加载油缸24、加压立轴25及加载支臂6组成，龙门支撑7固定在机座3上，加载油缸24采用前法兰形式固设于龙门支撑7上，其活塞与加压立轴25连接，加压立轴25的下端与加载支臂6中央铰接，加载支臂6两端作用在摩擦盘5表面上，所述的测力机构之拉压传感器16采集摩擦盘产生的摩擦力信号通过计算机系统、电液伺服阀控制加载油缸24输出力保持随动(参照图7液压力控制系统框图)；所述的驱动机构采用调速电机11，使其驱动的摩擦盘的转速可调。

所述的测力机构由摆杆10、摆轴19、连杆18、拉压传感器16组成，摆轴19固定在机座3上，摆杆10与摆轴19铰接，摆杆10一端伸出并与联接在龙门支撑7立柱上的拉压传感器16相联接，两根连杆18其杆两端通过关节轴承15分别与加载支臂6和摆杆10连接成平行四边形。

所述的调速恒输出型摩擦试验机，其特征在于所述的冷却系统为风冷却方式。由固定在机座3上的引风机8、通过引风管20、接口法兰21连接设置在摩擦盘5外周的壳体22组成。

调速电机通过传送带驱动主轴系，使安装在主轴上的摩擦盘5旋转。加压立轴25与试片加载支臂6联成一体；如图4、5所示，加载支臂6底部有2个斜槽，用来安装和固定试片安装块29，试片安装块中部有1个方形孔，用来安装和固定试片30，加载油缸24通过连接件28与加压立轴25和加载支臂6相连接。试验时，试片被压在摩擦盘5上并与转动的摩擦盘发生摩擦，同时将产生摩擦力，该摩擦力的大小由拉压传感器16采集，并以电信号形式传送到计算机系统进行实时显示，同时也做为压力控制系统的反馈信号，用来控制电液伺服阀，从而控制加载油缸的输出力大小。拉压传感器16一端与门式加载支承7相联接，另一端与平行四边形测力机构之摆杆10相连。热电偶17置于摩擦盘5的磨擦半径处，热电偶测量的摩擦盘的温度值，通过计算机进行转换并在屏幕上加以显示。引风机8通过引风管20，接口法兰21与壳体22上的冷却风道23相连，冷却风道23置于摩擦盘5的磨擦半径处的背面。试验时，通过计算机对摩擦盘5摩擦表面温度的测量，自动判断是否给与冷却。加热管13安装在摩擦盘5的下部，通过计算机根据摩擦盘5温度情况控制加温。做试验时计算机温控系统根据需要，可自动调节冷却风量大小，以实现对摩擦盘温度的控制。

本实用新型的驱动电机为速度可调型的调速电机，可实现摩擦盘转速的调节，因此，可以进行不同转速条件下的摩擦性能试验；其加载系统为力反馈控制系统，加载油缸的供给压力按反馈需求(如恒摩擦力为目标)自动控制，既利用反馈，自动调节加载油缸的供给压力，实现摩擦力恒输出。加载油缸的供给压力也可以恒定，既断开反馈，实现恒压力控制，这相似于定速试验机加载方式。

本实用新型试验机的工作原理如下：

本实用新型摩擦试验机液压原理如图6所示，图中：31-油箱、32-油冷却器、33-电机、34-液压泵、35-粗过滤器、36-液位计、37-空气滤清器、38-精过滤器、39-压力表、40-蓄能器、41-手动换向阀、42-电液伺服阀、43-单向阀、44-电磁溢流阀。

启动液压泵34，手动操作手动换向阀41至右工作位置，使加载油缸24的活塞杆上行，带动加载支臂6抬起，将装有试片的2个安装块分别装于加载支臂6底部的左右试片安装斜槽中，安装完毕后，手动操作手动换向阀41至左工作位置，使加载油缸24的活塞杆下行，带动装有试片的加载支臂6压在摩擦盘上。

启动调速电机，使摩擦盘以一定转速转动，同时预先给予电液伺服阀一个控制信号，电液伺服阀控制加载油缸处于下行加压状态，通过加载支臂6使被试试片受到一个垂直于摩擦盘的正压力F，试片与转动的摩擦盘发生摩擦时将产生摩擦力f，摩擦力f与正压力F之间关系为f＝F×μ，μ为摩擦系数，在摩擦过程中，摩擦系数μ是变化的，为保证摩擦力f在摩擦过程中保持不变，正压力F必须经常变化，摩擦力f的大小由拉压力传感器16采集，并以电信号形式传送到计算机控制系统进行实时显示，同时也做为压力控制系统的反馈信号，用来控制电液伺服阀，从而控制加载油缸的输出力大小，即正压力F的大小，以保证摩擦力f的恒定。其压力控制原理如图7所示，将一设定信号送至信号比较器，与反馈信号叠加，得一控制信号控制电液伺服阀使之产生一液体控制压力P，使油缸产生一输出正压力，同时产生一个摩擦力f，该摩擦力由拉压力传感器测定并经信号转换元件转换成相同形式的反馈信号，在信号比较器中与设定信号进行比较叠加，进行下一次控制，直至摩擦力f保持在规定的范围内。

Claims (3)

1.一种调速恒输出型摩擦试验机，由设置在机座(3)右侧上面与摩擦盘(5)相连接的驱动机构及加载机构、测力机构，设置在机座(3)左侧的计算机系统(1)、电控箱(2)，设置在机座(3)后面的冷却系统和设置在机座(3)右面的液压站(26)组成，其特征在于所述的加载机构由龙门支撑(7)、加载油缸(24)、加压立轴(25)及加载支臂(6)组成，龙门支撑(7)固定在机座(3)上，加载油缸(24)采用前法兰形式固设于龙门支撑(7)上，其活塞与加压立轴(25)连接，加压立轴(25)的下端与加载支臂(6)中央铰接，加载支臂(6)两端作用在摩擦盘(5)表面上，所述的测力机构之拉压传感器(16)采集摩擦盘产生的摩擦力信号通过计算机系统、电液伺服阀控制加载油缸(24)输出力保持随动；所述的驱动机构采用调速电机(11)，使其驱动的摩擦盘的转速可调。

2.根据权利要求1所述的调速恒输出型摩擦试验机，其特征在于所述的测力机构由摆杆(10)、摆轴(19)、连杆(18)、拉压传感器(16)组成，摆轴(19)固定在机座(3)上，摆杆(10)与摆轴(19)铰接，摆杆(10)一端伸出并与联接在龙门支撑(7)立柱上的拉压传感器(16)相联接，两根连杆(18)其杆两端通过关节轴承(15)分别与加载支臂(6)和摆杆(10)连接成平行四边形。

3.根据权利要求1所述的调速恒输出型摩擦试验机，其特征在于所述的冷却系统为风冷却方式。由固定在机座(3)上的引风机(8)、通过引风管(20)、接口法兰(21)连接设置在摩擦盘(5)外周的壳体(22)组成。

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