一种变速摩擦片摩滑过程热弹耦合振动特性测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于实验仿真技术领域，具体涉及一种变速摩擦片摩滑过程热弹耦合振动特性测试方法。
【背景技术】
[0002]传动系统作为特种车辆的重要组成部分，其性能直接影响车辆的机动性(如制动性、通过性、加速性)、可靠性和使用寿命，传动系统的失效，将直接导致特种车辆无法使用。
[0003]离合器摩擦副是传动系统重要的基础部件之一。在实际工程中，摩擦副动力传动时，摩擦片经常出现摩擦生热，进而产生热弯曲变形、裂纹甚至断裂等损伤。为了探宄摩擦副热结构变形引起的振动，及出现上述损伤的原因，需要研宄摩擦副在结合/分离这一摩滑过程中的轴向、周向和径向振动特性与温度间的耦合关系。要获得以上特征参数，必须进行摩擦副摩滑过程温度和振动特性实验测试。而如果通过摩擦副摩滑过程振动位移的直接测试方法，如在405摩擦副对偶钢片的表面上对称性粘贴若干个微位移传感器和预埋入热电偶，不仅受到试验设备条件所限，比如在有限的传感器安装测量范围内，无法准确找到最高温度点位置，而且会出现热弹变形引起的微位移振动信号远小于实验台系统引起的振动信号，如润滑油液喷洒、旋转电机干扰等信号，若不经过其它方式特殊处理，所获得的振动信号不能准确地反映热弹变形引起的摩擦副摩滑过程热弹耦合振动特性。因此，需要一种其它的能通过某种测试技术手段来获得摩擦副在摩滑过程中的热弹耦合振动特性实验测试方法。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是:如何通过一种特殊的实时数据处理手段，获得摩擦副在结合/分离过程中的热弹耦合振动特性的实验测试方法，为摩擦元件的强度仿真与结构优化设计提供理论支持，同时要求该方案还可进行摩擦元件结合/分离过程中的扭矩和转速测试。(二)技术方案
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种变速摩擦片摩滑过程热弹耦合振动特性测试方法，该方法基于离合器实验测试平台来实施，该离合器实验测试平台包括:输入端电机
1、轴向加压动力端2、连接盘3、凹槽压板4、十字形防滑齿5、第一对偶钢片6、摩擦片7、第二对偶钢片8、外毂9、支架箱体10、旋转动力输入端11、旋转输入端电机12、内毂13、热电偶15和加速度传感器16 ;其中，轴向加压动力端2上设置有压力传感器；旋转动力输入端11上设置有转速传感器；
[0007]该离合器实验测试平台的结构与工作原理如下:
[0008]该离合器实验测试平台动力输入为两端输入方式:一端为从左向右，动力由处于最左端的输入端电机I进入，输入端电机I右端与轴向加压动力端2的作动缸刚性连接，轴向加压动力端2右端与连接盘3通过螺栓连接，而连接盘3右端与凹槽压板4通过内六角螺栓刚性连接，这样，连接盘3和凹槽压板4在轴向加压动力端2的作用下，一起随着轴向加压动力端2进行轴向进给运动，而凹槽压板4右端与第一对偶钢片6之间为端面接触方式，最终动力作用到第一对偶钢片6的端面上；第一对偶钢片6、摩擦片7和第二对偶钢片8从左至右相互间均为端面摩擦接触安装方式，且第二对偶钢片8外齿与置于外侧的外毂9内齿之间为通过花键齿啮合连接状态，外毂9右端与支架箱体10之间为刚性连接；另一端动力从右向左，动力由旋转输入端电机12进入，带动旋转输入端电机12左端的旋转动力输入端11进行高速旋转运动，旋转动力输入端11最左端通过螺栓与内毂13刚性连接，旋转动力输入端11中部与支架箱体10通过轴承进行支撑连接，而内毂13外齿与摩擦片7内齿之间为花键齿啮合连接状态，这样，当旋转动力输入端11进行高速旋转时，将会带动摩擦片7一起进行旋转运动；
[0009]该方法包括如下步骤:
[0010]步骤S1:在离合器实验测试平台摩擦副结合和分离过程中，为防止凹槽压板4与第一对偶钢片6间产生相对滑动，在凹槽压板4接触端面加工至少一个十字形凹槽，并在该十字形凹槽内安装一十字形防滑齿5，其齿部形状与第一对偶钢片6外齿形相同，并通过旋转凹槽压板4，使其与外毂9的内齿处于啮合状态；
[0011]步骤S2:调整轴向加压动力端2，使得凹槽压板4与第一对偶钢片6压紧后，后退0.8mm ?1.5mm ；
[0012]步骤S3:根据摩擦副在试验台工作的实际情况，将三个加速度传感器16和三个热电偶15安装在第一对偶钢片6的外侧，即第一对偶钢片6与凹槽压板4相结合的面上；其中，将三个热电偶15预埋在第一对偶钢片6上按120°间隔均匀分布的三组盲孔内；热电偶15预埋位置的外侧为加速度传感器16的位置，即热电偶15与加速度传感器16安装在同一位置，以保证所测量的温度和振动加速度值为同一位置点特性；
[0013]步骤S4:在凹槽压板4接触端面上对应三个加速度传感器16的位置，各自加工凹槽，三个凹槽相互间呈120°分布，以使得在加压结合过程中，可使凹槽压板4避开加速度传感器16，避免损坏传感器，凹槽的内腔尺寸大于加速度传感器的外形尺寸；
[0014]步骤S5:将离合器实验测试平台的压力传感器、转速传感器以及平台自带的扭矩传感器连接到控制器和计算机中，将热电偶15和加速度传感器16连接到数据采集仪和相应的计算机中；
[0015]根据被试件实际使用情况，对实验台分别进行不同润滑流量、不同压力、不同转速结合/分离工况下的扭矩、转速变化特性、温度和振动加速度特性测试；
[0016]步骤S6:针对润滑油液和电机的外界干扰信号，对测量得到的振动加速度信号进行实时数据处理，转换成有效的振动位移信号，并结合温度信号，经数据处理分析，获得热弹耦合振动特性。
[0017]其中，所述三个加速度传感器均为三轴向加速传感器，灵敏度500mV/g，频率响应100Hz ο
[0018]其中，所述三个加速度传感器的X正方向均指向轴心，Y方向为圆周切向，Z正方向指向压板。
[0019]其中，所述三组盲孔，每组盲孔各包括三个盲孔，该三个盲孔位置沿半径方向分布，从而三组盲孔各自对应的热电偶，每个位置均分为外径、中径和内径的不同径向下温度场测试，三个位置共9个测点。
[0020]其中，所述凹槽压板4的凹槽深度设置为大于加速度传感器的高度。
[0021]其中，所述第一对偶钢片6上的盲孔深度设置为2.8mm?3.2mm。
[0022]其中，所述步骤S5中，将加速度信号转换成振动位移数据，并获得振动特性的方法，包括如下步骤:
[0023]步骤S501:针对润滑油液和电机的外界干扰信号，对测试的加速度信号，采用Hamming窗函数进行加权处理，并为使信号幅频特性在高阶频率段性能较为平稳，尽可能减小幅值波动，采用400阶低通数字滤波器进行滤波，该滤波器复频率响应计算点数选用1024，采样频率为1000H ;经滤波后，有效数据幅值已大于干扰信号；
[0024]步骤S502:对滤波后的信号，进行圆频率向量和二次积分计算，获得振动位移信号，并采用AR自回归模型进行功率谱分析，综合温度场分析结果，获得热弹耦合振动特性。
[0025](三)有益效果
[0026]与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果:
[0027](I)本发明提供的通过一种特殊的实时数据处理手段，来获得摩擦副在结合/分离过程中的热弹耦合振动特性的实验测试方法，不仅解决了难以获得摩擦副摩滑过程中微振动信号的难题，而且还在实验过程中，通过实时数据处理，直接获得了微位移振动时域和频域信号，并进而获得了振动特性，提高了实验测试的效率。
[0028](2)本发明提供的试验测试方法简单、实用，测试结果精度高，通过本发明所获得的结果，完全能反应出综合传动装置变速摩擦副在实际使用中的特性，并为进一步深入探宄摩擦片摩滑过程中的各种性能(如强