專利名稱：調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于摩擦材料摩擦磨損性能試驗機(jī)，特別是一種可控制恒摩擦力輸出型摩擦試驗機(jī)。
背景技術(shù)：
摩擦材料摩擦磨損性能檢測的試驗體系分為小樣試驗、臺架試驗、整車試驗。小樣試驗是把所需研究的摩擦材料制成尺寸較小的試樣，在相應(yīng)的試驗機(jī)上進(jìn)行，一般多用于配方研究與篩選試驗，目前更多用于中間質(zhì)量控制。
小樣試驗機(jī)目前使用較多、且為大家所公認(rèn)的主要有三種定速試驗機(jī)；FAST試驗機(jī)；CHASE試驗機(jī)，三種試驗機(jī)的試驗工況條件、試驗、功能、試驗方法及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)各不相同定速試驗機(jī)是以日本JIS D4411-75，4311-75標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的試驗機(jī)，用于輕、中、重型制動襯片和離合器襯片的摩擦性能的評價，它是采用盤--塊式摩擦副，定速滑摩，在一定壓力、速度下，測試摩擦系數(shù)和磨損率與溫度變化的關(guān)系，我國也等同采用此方法作為國標(biāo)，目前國內(nèi)機(jī)型較多，但原理和試驗方法完全一樣FAST試驗機(jī)，由美國福特汽車公司為評定襯片和離合器摩擦面片的摩擦磨損性能而研制的，并用于產(chǎn)品的質(zhì)量控制，其同定速試驗機(jī)一樣，也屬于圓盤式試驗機(jī)，也采用盤一塊式摩擦副，主要試驗功能是研究測定摩擦系數(shù)與溫度、壓力的關(guān)系，增加某些附件后也可用于研究與速度的關(guān)系。FAST試驗機(jī)的最突出的優(yōu)點是具有恒摩擦力功能，或者說其主要試驗方法是恒摩擦力試驗。即試驗機(jī)上的特殊裝置會在摩擦系數(shù)改變(熱衰退導(dǎo)致的摩擦系數(shù)下降)時，自動調(diào)整正壓力，使摩擦力維持在特定的水平上(采用自動提高試驗壓力的方法保持恒摩擦力)。這一試驗方法用于評定材料的磨損比定速試驗機(jī)要優(yōu)越得多。
CHASE試驗機(jī)，它是1958年由美國汽車工程師協(xié)會(SAE)作為制動襯片質(zhì)量控制、試驗規(guī)范(SAEJ661)所提出的測試設(shè)備，它采用鼓一塊式摩擦副，廣泛用于摩擦材料在慣性臺架試驗或整車試驗前的摩擦性能測試或?qū)π碌哪Σ敛牧吓浞竭M(jìn)行篩選，即是摩擦材料性能的專用設(shè)備。目前應(yīng)用較廣。
上述三種試驗機(jī)比較而言，定速試驗機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價格便宜，但由于其試驗工況條件固定，不能準(zhǔn)確模擬實際工況，所以數(shù)據(jù)可比性差，可信度低，只能進(jìn)行定性說明與評價；FAST試驗機(jī)雖具有恒摩擦力功能，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，且多用于配方研究時使用；CHASE試驗機(jī)雖然能夠提供多種工況條件，對試驗結(jié)果進(jìn)行定性說明和評價，但價格較貴，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對試樣的安裝位置要求較嚴(yán)(否則影響測試結(jié)果)，因此對使用和維修人員要求較高此外，吉林大學(xué)在先申請的一種摩擦試驗機(jī)(申請?zhí)?00420011411.2)專利，只是涉及到GB5763/GB5764標(biāo)準(zhǔn)的摩擦試驗機(jī)，對原有的定速試驗機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，但仍屬于定速試驗機(jī)。
隨測試技術(shù)手段的的發(fā)展和用戶對測試設(shè)備要求的提高，小樣試驗機(jī)也將朝著調(diào)速、變比壓、恒輸出方式發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，特別能適合于摩擦材料摩擦磨損性能檢測的試驗機(jī)，以克服以往試驗機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一、試驗工況條件固定、測試數(shù)據(jù)可比性差、可信度低、價格昂貴等缺點，以適應(yīng)對摩擦材料摩擦磨損性能檢測實驗技術(shù)的需求。
本實用新型調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)由設(shè)置在機(jī)座右側(cè)上面與摩擦盤相連接的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)，設(shè)置在機(jī)座左側(cè)的計算機(jī)系統(tǒng)、電控箱，設(shè)置在機(jī)座后面的冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在機(jī)座右面的液壓站組成，其特征在于所述的加載機(jī)構(gòu)由龍門支撐、加載油缸、加壓立軸及加載支臂組成，龍門支撐固定在機(jī)座上，加載油缸采用前法蘭形式固設(shè)于龍門支撐上，其活塞與加壓立軸連接，加壓立軸的下端與加載支臂中央鉸接，加載支臂兩端作用在摩擦盤表面，所述的測力機(jī)構(gòu)之拉壓傳感器采集摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力信號通過計算機(jī)系統(tǒng)、電液伺服閥控制加載油缸輸出力保持隨動；所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用調(diào)速電機(jī)，使其驅(qū)動的摩擦盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
所述的測力機(jī)構(gòu)由擺桿、擺軸、連桿、拉壓傳感器組成，擺軸固定在機(jī)座上，擺桿與擺軸鉸接，擺桿一端伸出并與聯(lián)接在龍門支撐立柱上的拉壓傳感器相聯(lián)接，兩根連桿其桿兩端通過關(guān)節(jié)軸承分別與加載支臂和擺桿連接成平行四邊形。
所述的冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷卻方式。由固定在機(jī)座上的引風(fēng)機(jī)、通過引風(fēng)管、接口法蘭連接設(shè)置在摩擦盤外周的殼體組成。
本實用新型采用整體結(jié)構(gòu)，安裝、調(diào)試、使用方便；采用龍門式加載機(jī)構(gòu)和平行四邊形鉸鏈測力機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)了機(jī)件的剛度，最大限度地實現(xiàn)了測力機(jī)構(gòu)接近摩擦表面，減少加載立軸的橫向分力，有效防止振動的發(fā)生，提高了測試精確度和運行穩(wěn)定性。
本實用新型的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，與背景技術(shù)所述的定速摩擦試驗機(jī)形式上相同，只是其驅(qū)動電機(jī)采用調(diào)速電機(jī)(包括交流變頻調(diào)速、直流調(diào)速和電磁調(diào)速)，使其驅(qū)動的摩擦盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的工況試驗條件；壓力加載機(jī)構(gòu)采用壓力自動控制系統(tǒng)，使加載油缸輸出力保持隨動，保證輸出摩擦力恒定。使該試驗機(jī)的試驗工況范圍得以擴(kuò)大，可進(jìn)行多種工況的試驗；由于采用了風(fēng)冷卻裝置，其風(fēng)量可調(diào)，更能有效地模擬實際工況。


圖1是本實用新型摩擦試驗機(jī)主視圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1的左視圖；圖4是圖1中所示加載支臂6的放大示意圖；
圖5是圖4的俯視圖；圖6是本實用新型摩擦試驗機(jī)液壓原理圖；圖7是本實用新型摩擦試驗機(jī)壓力控制系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出的實施例對本實用新型結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參閱圖1至圖5，圖中1-計算機(jī)系統(tǒng)、2-電控箱、3-機(jī)座、4-主軸系、5-摩擦盤、6-加載支臂、7-龍門支撐、8-引風(fēng)機(jī)、9-引風(fēng)管管箍、10-擺桿、11-調(diào)速電機(jī)、12-皮帶輪、13-加熱管、14-試片夾具、15-關(guān)節(jié)軸承、16-拉壓傳感器、17-熱電偶、18-連桿、19-擺軸、20-引風(fēng)管、21-接口法蘭、22-殼體、23-冷卻風(fēng)道、24-加載油缸、25-加壓立軸、26-液壓站、27-加載油缸油管、28-連接件、39-試片安裝塊、30-試片。
本實用新型調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，由設(shè)置在機(jī)座3右側(cè)上面與摩擦盤5相連接的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)，設(shè)置在機(jī)座3左側(cè)的計算機(jī)系統(tǒng)1、電控箱2，設(shè)置在機(jī)座3后面的冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在機(jī)座3右面的液壓站27組成，其所述的加載機(jī)構(gòu)由龍門支撐7、加載油缸24、加壓立軸25及加載支臂6組成，龍門支撐7固定在機(jī)座3上，加載油缸24采用前法蘭形式固設(shè)于龍門支撐7上，其活塞與加壓立軸25連接，加壓立軸25的下端與加載支臂6中央鉸接，加載支臂6兩端作用在摩擦盤5表面上，所述的測力機(jī)構(gòu)之拉壓傳感器16采集摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力信號通過計算機(jī)系統(tǒng)、電液伺服閥控制加載油缸24輸出力保持隨動(參照圖7液壓力控制系統(tǒng)框圖)；所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用調(diào)速電機(jī)11，使其驅(qū)動的摩擦盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
所述的測力機(jī)構(gòu)由擺桿10、擺軸19、連桿18、拉壓傳感器16組成，擺軸19固定在機(jī)座3上，擺桿10與擺軸19鉸接，擺桿10一端伸出并與聯(lián)接在龍門支撐7立柱上的拉壓傳感器16相聯(lián)接，兩根連桿18其桿兩端通過關(guān)節(jié)軸承15分別與加載支臂6和擺桿10連接成平行四邊形。
所述的調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，其特征在于所述的冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷卻方式。由固定在機(jī)座3上的引風(fēng)機(jī)8、通過引風(fēng)管20、接口法蘭21連接設(shè)置在摩擦盤5外周的殼體22組成。
調(diào)速電機(jī)通過傳送帶驅(qū)動主軸系，使安裝在主軸上的摩擦盤5旋轉(zhuǎn)。加壓立軸25與試片加載支臂6聯(lián)成一體；如圖4、5所示，加載支臂6底部有2個斜槽，用來安裝和固定試片安裝塊29，試片安裝塊中部有1個方形孔，用來安裝和固定試片30，加載油缸24通過連接件28與加壓立軸25和加載支臂6相連接。試驗時，試片被壓在摩擦盤5上并與轉(zhuǎn)動的摩擦盤發(fā)生摩擦，同時將產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力的大小由拉壓傳感器16采集，并以電信號形式傳送到計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實時顯示，同時也做為壓力控制系統(tǒng)的反饋信號，用來控制電液伺服閥，從而控制加載油缸的輸出力大小。拉壓傳感器16一端與門式加載支承7相聯(lián)接，另一端與平行四邊形測力機(jī)構(gòu)之?dāng)[桿10相連。熱電偶17置于摩擦盤5的磨擦半徑處，熱電偶測量的摩擦盤的溫度值，通過計算機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并在屏幕上加以顯示。引風(fēng)機(jī)8通過引風(fēng)管20，接口法蘭21與殼體22上的冷卻風(fēng)道23相連，冷卻風(fēng)道23置于摩擦盤5的磨擦半徑處的背面。試驗時，通過計算機(jī)對摩擦盤5摩擦表面溫度的測量，自動判斷是否給與冷卻。加熱管13安裝在摩擦盤5的下部，通過計算機(jī)根據(jù)摩擦盤5溫度情況控制加溫。做試驗時計算機(jī)溫控系統(tǒng)根據(jù)需要，可自動調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量大小，以實現(xiàn)對摩擦盤溫度的控制。
本實用新型的驅(qū)動電機(jī)為速度可調(diào)型的調(diào)速電機(jī)，可實現(xiàn)摩擦盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，因此，可以進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速條件下的摩擦性能試驗；其加載系統(tǒng)為力反饋控制系統(tǒng)，加載油缸的供給壓力按反饋需求(如恒摩擦力為目標(biāo))自動控制，既利用反饋，自動調(diào)節(jié)加載油缸的供給壓力，實現(xiàn)摩擦力恒輸出。加載油缸的供給壓力也可以恒定，既斷開反饋，實現(xiàn)恒壓力控制，這相似于定速試驗機(jī)加載方式。
本實用新型試驗機(jī)的工作原理如下本實用新型摩擦試驗機(jī)液壓原理如圖6所示，圖中31-油箱、32-油冷卻器、33-電機(jī)、34-液壓泵、35-粗過濾器、36-液位計、37-空氣濾清器、38-精過濾器、39-壓力表、40-蓄能器、41-手動換向閥、42-電液伺服閥、43-單向閥、44-電磁溢流閥。
啟動液壓泵34，手動操作手動換向閥41至右工作位置，使加載油缸24的活塞桿上行，帶動加載支臂6抬起，將裝有試片的2個安裝塊分別裝于加載支臂6底部的左右試片安裝斜槽中，安裝完畢后，手動操作手動換向閥41至左工作位置，使加載油缸24的活塞桿下行，帶動裝有試片的加載支臂6壓在摩擦盤上。
啟動調(diào)速電機(jī)，使摩擦盤以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，同時預(yù)先給予電液伺服閥一個控制信號，電液伺服閥控制加載油缸處于下行加壓狀態(tài)，通過加載支臂6使被試試片受到一個垂直于摩擦盤的正壓力F，試片與轉(zhuǎn)動的摩擦盤發(fā)生摩擦?xí)r將產(chǎn)生摩擦力f，摩擦力f與正壓力F之間關(guān)系為f＝F×μ，μ為摩擦系數(shù)，在摩擦過程中，摩擦系數(shù)μ是變化的，為保證摩擦力f在摩擦過程中保持不變，正壓力F必須經(jīng)常變化，摩擦力f的大小由拉壓力傳感器16采集，并以電信號形式傳送到計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行實時顯示，同時也做為壓力控制系統(tǒng)的反饋信號，用來控制電液伺服閥，從而控制加載油缸的輸出力大小，即正壓力F的大小，以保證摩擦力f的恒定。其壓力控制原理如圖7所示，將一設(shè)定信號送至信號比較器，與反饋信號疊加，得一控制信號控制電液伺服閥使之產(chǎn)生一液體控制壓力P，使油缸產(chǎn)生一輸出正壓力，同時產(chǎn)生一個摩擦力f，該摩擦力由拉壓力傳感器測定并經(jīng)信號轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成相同形式的反饋信號，在信號比較器中與設(shè)定信號進(jìn)行比較疊加，進(jìn)行下一次控制，直至摩擦力f保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，由設(shè)置在機(jī)座(3)右側(cè)上面與摩擦盤(5)相連接的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)，設(shè)置在機(jī)座(3)左側(cè)的計算機(jī)系統(tǒng)(1)、電控箱(2)，設(shè)置在機(jī)座(3)后面的冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在機(jī)座(3)右面的液壓站(26)組成，其特征在于所述的加載機(jī)構(gòu)由龍門支撐(7)、加載油缸(24)、加壓立軸(25)及加載支臂(6)組成，龍門支撐(7)固定在機(jī)座(3)上，加載油缸(24)采用前法蘭形式固設(shè)于龍門支撐(7)上，其活塞與加壓立軸(25)連接，加壓立軸(25)的下端與加載支臂(6)中央鉸接，加載支臂(6)兩端作用在摩擦盤(5)表面上，所述的測力機(jī)構(gòu)之拉壓傳感器(16)采集摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力信號通過計算機(jī)系統(tǒng)、電液伺服閥控制加載油缸(24)輸出力保持隨動；所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用調(diào)速電機(jī)(11)，使其驅(qū)動的摩擦盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，其特征在于所述的測力機(jī)構(gòu)由擺桿(10)、擺軸(19)、連桿(18)、拉壓傳感器(16)組成，擺軸(19)固定在機(jī)座(3)上，擺桿(10)與擺軸(19)鉸接，擺桿(10)一端伸出并與聯(lián)接在龍門支撐(7)立柱上的拉壓傳感器(16)相聯(lián)接，兩根連桿(18)其桿兩端通過關(guān)節(jié)軸承(15)分別與加載支臂(6)和擺桿(10)連接成平行四邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)，其特征在于所述的冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷卻方式。由固定在機(jī)座(3)上的引風(fēng)機(jī)(8)、通過引風(fēng)管(20)、接口法蘭(21)連接設(shè)置在摩擦盤(5)外周的殼體(22)組成。
專利摘要本實用新型涉及一種調(diào)速恒輸出型摩擦試驗機(jī)。它由設(shè)置在機(jī)座右側(cè)上面與摩擦盤相連接的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)、在機(jī)座左側(cè)的計算機(jī)系統(tǒng)、電控箱、在機(jī)座后面的冷卻系統(tǒng)和機(jī)座右面的液壓站組成，其加載機(jī)構(gòu)由龍門支撐、加載油缸、加壓立軸及加載支臂組成，龍門支撐固定在機(jī)座上，加載油缸固設(shè)于龍門支撐上，其活塞與加壓立軸連接，加壓立軸的下端與加載支臂中央鉸接，加載支臂兩端作用在摩擦盤表面，其測力機(jī)構(gòu)之拉壓傳感器采集摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力信號通過計算機(jī)系統(tǒng)、電液伺服閥控制加載油缸輸出力保持隨動；其驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用調(diào)速電機(jī)，使其驅(qū)動的摩擦盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)。本實用新型試驗機(jī)的試驗工況范圍得以擴(kuò)大，可進(jìn)行多種工況的摩擦試驗。
文檔編號G01N3/56GK2750313SQ20042001266
公開日2006年1月4日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者趙繼昌, 趙小樓, 周志剛, 曲波, 魏光滑, 從春梅, 蘇廣平 申請人:吉林大學(xué)