RU158908U1

RU158908U1 - DEVICE FOR STRENGTH TESTS OF FRICTION DISCS FOR BRAKE SYSTEMS

Info

Publication number: RU158908U1
Application number: RU2014151194/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Крамаренко; Анатолий Николаевич Селезнев; Валентин Васильевич Мозалев; Вера Алексеевна Сивурова; Сергей Николаевич Шевяхов; Валерий Васильевич Кулаков; Анатолий Михайлович Кенигфест
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин"
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Устройство для прочностных испытаний фрикционного диска для тормозных систем, изготовленного из углеродного композиционного фрикционного материала, содержащее кассету с размещенным в ней испытуемым диском, нагружающий блок и гидравлический привод с силовым гидроцилиндром, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит промежуточную муфту и рычаг, передающие усилия от силового гидроцилиндра на нагружающий блок, при этом нагружающий блок выполнен в виде кольцевой обечайки с закрепленными по внешнему контуру силовыми призматическими пальцами, число которых соответствует числу пазов испытуемого диска, а силовой гидроцилиндр выполнен с возможностью программирования окружных циклических усилий.A device for strength testing of a friction disk for brake systems made of carbon composite friction material, comprising a cartridge with a test disk placed in it, a loading unit and a hydraulic drive with a power hydraulic cylinder, characterized in that it further comprises an intermediate clutch and a lever, transmitting forces from a power hydraulic cylinder to the loading unit, while the loading unit is made in the form of an annular shell with prismatically secured along the external contour and fingers corresponding to the number of grooves of the test disc, and hydraulic power cylinder configured to programming circumferential cyclic effort.

Description

Полезная модель относится к испытаниям на прочность, в частности, предназначена для контроля тормозных дисков авиационной техники и наземного транспорта из углеродного композиционного фрикционного материала с целью оценки их работоспособности. Задача полезной модели - расширение возможности прочностных испытаний фрикционных дисков путем приложения как статической, так и динамической нагрузки.The utility model relates to strength tests, in particular, it is designed to control brake discs of aircraft and ground vehicles from carbon composite friction material in order to assess their performance. The objective of the utility model is to expand the possibility of strength testing of friction discs by applying both static and dynamic loads.

В настоящее время работоспособность фрикционных дисков на этапах периодического контроля, в том числе серийной продукции, оценивают путем измерения статической прочности на растяжение, сжатие и изгиб стандартных образцов, вырезанных из материала диска.Currently, the performance of friction discs at the stages of periodic inspection, including serial production, is assessed by measuring the static tensile strength, compression and bending of standard samples cut from disk material.

Оценка прочностной долговечности дисков производится путем проведения ресурсных испытаний натурного тормоза в сборе (т.е. с полным комплектом дисков). В связи с этим не представляется возможным оценить индивидуальный уровень прочности того или иного варианта конструкции диска.Evaluation of the durability of the discs is carried out by conducting life tests of the full-service brake assembly (i.e. with a full set of discs). In this regard, it is not possible to assess the individual strength level of a particular variant of the design of the disk.

К недостаткам указанных способов определения работоспособности дисков относится то, чтоThe disadvantages of these methods for determining the health of disks include the fact that

- определение статической прочности на специальных образцах дает данные по прочности материала, из которого изготовлен диск, но не полностью отражает прочность и работоспособность силовых элементов конструкции диска;- determination of static strength on special samples gives data on the strength of the material of which the disk is made, but does not fully reflect the strength and performance of the power elements of the disk structure;

- ресурсные испытания дисков в составе тормозного колеса представляют собой длительный и дорогостоящий процесс. Кроме того, получаемые данные испытаний отражают обобщенный результат испытаний тормоза в целом, но не варианта конструкции диска (или варианта материала диска при данной конструкции).- resource tests of the discs in the brake wheel are a long and expensive process. In addition, the test data obtained reflect the generalized test result of the brake as a whole, but not the variant of the design of the disc (or the variant of the material of the disc with this design).

Известно испытательное устройство для прочностных испытаний фрикционных тормозных дисков, в частности, изготовленных из углеродного композиционного материала [1]. Данное устройство содержит специальную кассету для размещения в ней испытуемого диска, нагружающее устройство, в качестве рабочего органа которого используется одиночный силовой стержень, входящий в один из пазов испытуемого диска, а для создания силонагружения используется гидравлический привод. Испытуемый диск размещается в кассете, при этом одна половина диска зажимается между створками кассеты, вторая же половина остается свободной. Кассета с испытуемым диском устанавливается на неподвижной платформе. На подвижной платформе закрепляется рабочий орган нагружения.A known testing device for strength testing of friction brake discs, in particular, made of carbon composite material [1]. This device contains a special cassette for placing the test disk in it, a loading device, which uses a single power rod as one of its working parts, which is included in one of the grooves of the test disk, and uses a hydraulic drive to create power loading. The test disk is placed in the cassette, while one half of the disk is clamped between the cassettes, the other half remains free. The cassette with the test disc is mounted on a fixed platform. A working body of loading is fixed on a movable platform.

Далее с помощью гидросистемы осуществляется силовое воздействие указанного стержня на стенку паза диска в строго определенном направлении, перпендикулярном стенке паза. После чего нагрузка увеличивается вплоть до статического разрушения испытуемого изделия.Further, with the help of a hydraulic system, a force is applied to the specified rod on the wall of the groove of the disk in a strictly defined direction perpendicular to the wall of the groove. After which the load increases until the static destruction of the test product.

Данный способ достаточно близко подходит к предлагаемой полезной модели по исполнению, поэтому принят за прототип.This method is quite close to the proposed utility model for execution, therefore, taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является наличие существенных отличий от реальных условий эксплуатации. Так, в процессе испытаний силовому воздействию подвергается только один паз диска, в то время как в реальной эксплуатации одновременно нагружаются практически все пазы диска, т.е. действующий общий крутящий момент реализуется за счет действия нескольких окружных усилий. Условная же схематизация путем замены нескольких сил одной общей силой не будет в должной мере характеризовать прочность конструкции диска. Кроме того, использование известного устройства позволяет нагружать паз диска силой, действующей однократно только в одном, строго заданном направлении. Для реальных же условий эксплуатации действие тормозного момента характеризуется многократным повторным нагружением для каждого из пазов, что может вызывать усталостные разрушения диска.A disadvantage of the known device is the presence of significant differences from actual operating conditions. So, in the process of testing only one disk groove is exposed to force, while in real operation almost all disk grooves are loaded simultaneously, i.e. the current total torque is realized due to the action of several district forces. Conditional schematization by replacing several forces with one common force will not adequately characterize the strength of the disk structure. In addition, the use of the known device allows you to load the groove of the disk force, acting once only in one, strictly specified direction. For real operating conditions, the action of the braking torque is characterized by repeated reloading for each of the grooves, which can cause fatigue failure of the disk.

Технический результат полезной модели заключается в создании установки, обеспечивающей с помощью силового гидроцилиндра, рычага и промежуточной муфты одновременное нагружение требуемого количества пазов диска, а также обеспечение возвратно-поступательного движения обечайки совместно с силовыми пальцами с целью создания в рабочей зоне диска переменных напряжений, аналогичных эксплуатационным (с помощью программного блока).The technical result of the utility model is to create an installation that provides, using a power hydraulic cylinder, a lever and an intermediate coupling, simultaneous loading of the required number of disk grooves, as well as providing reciprocating movement of the shell together with the power fingers in order to create alternating voltages in the working area of the disk similar to operating (using the program block).

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке предусмотрена возможность осуществления любого числа одновременно нагружаемых пазов вплоть до максимального (для данного типа диска). Кроме того, предусматривается возможность воспроизведения как однократных, так и многократных повторных нагрузок (путем применения программного блока для задания в процессе испытаний спектра нагрузок) за счет осуществления возвратно-поступательных движений обечайки (совместно с комплектом силовых пальцев) в окружном направлении. В таком случае обеспечивается возможность воспроизведения не только статических, но и переменных усилий, воздействующих на конструктивные элементы испытуемого диска.The specified technical result is achieved in that the proposed installation provides the possibility of any number of simultaneously loaded grooves up to the maximum (for this type of disk). In addition, it is possible to reproduce both single and multiple repeated loads (by using a program unit to set the spectrum of loads during testing) by performing reciprocating movements of the shell (together with a set of power fingers) in the circumferential direction. In this case, it is possible to reproduce not only static, but also variable forces acting on the structural elements of the test disk.

Таким образом, за счет применения предлагаемой установки обеспечивается возможность испытаний дисков, как в условиях различных величин статических нагрузок, так и на усталостную прочность. При этом резко сокращаются расходы на проведение усталостных испытаний по сравнению с испытаниями пакета дисков в составе натурного колеса.Thus, due to the application of the proposed installation, it is possible to test disks both under conditions of various values of static loads and fatigue strength. At the same time, the costs of carrying out fatigue tests are sharply reduced in comparison with the tests of a package of disks in a full-scale wheel.

Сущность одного из вариантов реализации полезной модели поясняется фигурой.The essence of one of the options for implementing the utility model is illustrated by a figure.

Устройство для воспроизведения нагрузок на тормозной диск включает:A device for reproducing loads on a brake disc includes:

испытуемый диск из углеродного композиционного фрикционного материала - 1, кассету для фиксации диска - 2, нагружающий блок (обечайка) - 3, силовые пальцы - 4, промежуточную муфту - 5, рычаг для передачи момента - 6, силовой гидроцилиндр - 7, измерительный элемент (мессдоза) - 8.test disk made of carbon composite friction material - 1, cassette for fixing the disk - 2, loading block (shell) - 3, power fingers - 4, intermediate clutch - 5, lever for transmitting torque - 6, power hydraulic cylinder - 7, measuring element ( mass dose) - 8.

Функции предлагаемой установки заключаются в следующем: силовой гидроцилиндр (7) через рычаг(6) и промежуточную муфту (5) передает на нагружающий блок (обечайку-3) с пальцами (4) усилие. Пальцы входят в пазы испытуемого диска (1) и передают требуемые усилия (как статические, так и динамические) на боковую стенку паза.The functions of the proposed installation are as follows: the power hydraulic cylinder (7) through the lever (6) and the intermediate coupling (5) transfers the force to the loading block (casing-3) with fingers (4). The fingers enter the grooves of the test disk (1) and transmit the required forces (both static and dynamic) to the side wall of the groove.

Непрерывный контроль параметров статических и динамических процессов осуществляется мессдозой (8), а также тензодатчикам и, которые устанавливаются на силовых пальцах (с записью на компьютер).Continuous monitoring of the parameters of static and dynamic processes is carried out by the mass dose (8), as well as by the load cells and, which are installed on the power fingers (with a record on a computer).

В случае проведения циклических испытаний диска к исполнительному органу силовому гидроцилиндру (7) подключается гидропульсатор, который через специальное программное устройство может задавать требуемый по величине спектр переменных нагрузок, воспроизводящий эксплуатационные условия работы диска.In the case of cyclic tests of the disk, a hydraulic pulsator is connected to the actuator of the power hydraulic cylinder (7), which, through a special software device, can set the required variable spectrum of variable loads, reproducing the operating conditions of the disk.

[1] - Jae-seok Yoo, Dae-un Sung, Chun-Gon Kim, Chang-Sun Hong and Kwang-Su Kim, "Mechanical strength experiments of carbon/carbon brake disk," The Korea society for composite materials, Vol. 9, No. 2, 1999, pp. 33-39.[1] - Jae-seok Yoo, Dae-un Sung, Chun-Gon Kim, Chang-Sun Hong and Kwang-Su Kim, "Mechanical strength experiments of carbon / carbon brake disk," The Korea society for composite materials, Vol. 9, No. 2, 1999, pp. 33-39.

Claims

A device for strength testing of a friction disk for brake systems made of carbon composite friction material, comprising a cartridge with a test disk placed in it, a loading unit and a hydraulic drive with a power hydraulic cylinder, characterized in that it further comprises an intermediate clutch and a lever, transmitting forces from a power hydraulic cylinder to the loading unit, while the loading unit is made in the form of an annular shell with prismatically secured along the external contour and fingers corresponding to the number of grooves of the test disc, and hydraulic power cylinder configured to programming circumferential cyclic effort.