热电偶的温度范围；
[0041] 步骤四、按照步骤=获得的温度范围，结合步骤一中摩擦元件的工况条件和测量 人员对于测量的要求，在红外传感器手册和热电偶手册中查找满足各自温度范围的相应的 红外传感器和热电偶的型号，如可测温度范围、测量频率、温度分辨率等；
[0042] 步骤五、完成步骤四，测量已选红外传感器的几何尺寸中包括（直径D1、长度LI, 测量孔直径d等）或者根据传感器的说明书的安装尺寸，在摩擦元件接触表面的背面打通 孔，孔的尺寸为B=Dl+2mm，加工轴套，轴套尺寸为：内径D2 =B+0. 5,外径D3 =D2+6mm， 在轴套上打M4的螺纹孔，配M4的紧定螺钉，使红外传感器能够固定在摩擦元件上；
[0043] 步骤六、根据已选的热电偶的型号，测量其安装尺寸（包括直径D4、长度L2)或者 根据其使用说明中的安装尺寸，在摩擦元件侧面打孔，孔径C=D4+2mm，深度为L2,安装紧 定螺钉，将热电偶固定，热电偶的测点分布一般为6~8个，或者测量者根据测试需要自行 决定。
[0044] 步骤走、将热电偶和红外传感器的接线与无线变送器相连，将无线变送器固定于 旋转轴上。将磨合充分的摩擦副进行温度场测试，接通测试仪，通过电压指示计调零电路， 获取干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态温度状态。
[0045] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的实现过程。
[0046] 步骤一、摩擦材料为化基粉末冶金烧结材料，选取内径为。160mm，外径为 。200mm的摩擦副作为研究对象，对偶片的厚度为10mm，材料为45#钢，表面泽火处理，表面 加工工艺为精车后粗磨，粗趟度0. 8,平面度为0. 04。材料为30CrMnSiA，热处理特性为调 审IJ，硬度为HRC55-60。液压加载，压力范围为0-20000N，转速为；400化/min,工作温度不超 过800摄氏度。
[0047] 步骤二、在ANSYS或者AB卵S中按照摩擦副的支撑结构，尺寸要求等建立S维模 型，如图2所示。按照摩擦副的材料属性赋予S维模型材料单元属性，按照加载结构特点按 照载荷大小加载，计算获得的总产热量作为热边界条件输入到模型参数中，经过公式计算 获得了总计的产热为2MJ。输入到计算机作为仿真的热边界条件，设置摩擦副周围与空气接 触。
[0048] 步骤=、W步骤二建立的模型为基础，对模型进行稳态温度场分析，其分析结果如 图3所示，获得稳态有限元温度场分析结果，选取对偶盘接触表面的节点处的温度的计算 的值，作为=维仿真的计算结果，选取接触表面的节点处的计算结果的最大值为544°C，其 最小值为35rc。
[0049] 选取摩擦片内部中屯、网格节点处的各个值中的最大值为；467°C，最小值315°C。
[0050] 步骤四、本测量中对偶片固定，摩擦片旋转，按照步骤=获得的温度范围，结合步 骤一中摩擦元件的工况条件和测量人员对于测量的要求，在红外传感器手册和热电偶手册 中查找满足各自温度范围的相应的红外传感器和热电偶的型号，如可测温度范围、测量频 率、温度分辨率等；W此作为参考依据选取了欧米茄0S4000系列L1-2-10-4红外传感器，其 安装尺寸如图4所示。选取热电偶为；镶铭-镶娃K系列-200~1300°C分辨率±2. 5°C的 链装热电偶，如图5所示。
[0051] 步骤五、完成步骤四，测量已选红外传感器的几何尺寸中包括（直径Dl= 13. 8mm、 长度LI= 19mm，测量孔直径d= 7. 9mm等）或者根据传感器的说明书的安装尺寸，在摩 擦元件接触表面的背面打通孔，孔的尺寸为B= 15mm，加工轴套，轴套尺寸为：内径D2 = 15. 5mm，外径D3 = 21. 5mm，在轴套上打M4的螺纹孔，配M4的紧定螺钉，使红外传感器能够 固定在摩擦元件上如图6所示；
[0052] 步骤六、对偶片表面打孔的状态如图7所示，根据已选的热电偶的型号，测量其安 装尺寸（包括直径D4 = 4mm、长度L2 = 3mm)或者根据其使用说明中的安装尺寸，在摩擦 元件侧面打孔，孔径C= 6mm，深度为L2 = 3mm，安装紧定螺钉，将热电偶固定，如图8所示。 热电偶的测点分布一般为6~8个，或者测量者根据测试需要自行决定。
[0053] 步骤走、将热电偶和红外传感器的接线与无线变送器相连，将无线变送器固定于 旋转轴上。将磨合充分的摩擦副进行温度场测试，接通测试仪，通过电压指示计调零电路， 获取干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态温度状态。
[0054] 通过实验测试可知本发明可W有效的测量摩擦副在旋转状态下的整体温度场分 布，实验结果对仿真结果进行了初步验证，为摩擦副温度边界条件的精确获取及动态设计 方法提供了试验支持。
[0055] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，其特征在于实现步骤如下： 步骤一、分析摩擦元件的工况条件及摩擦副的加载支撑结构的特点，获得摩擦副的几 何尺寸，计算极限工况下的摩擦副的产热量； 骤二、根据步骤一中分析获得的摩擦副的支撑结构特点和摩擦副的几何尺寸建立有限 元分析模型，将计算获得的总产热量作为热边界条件输入到模型参数中； 步骤三、以步骤二建立的模型为基础，对模型进行稳态温度场分析，根据摩擦副的热 分析结果确定摩擦副温度分布的上下限，从而获取温度测量的大致温度范围，确定方法如 下： 在温度计算有限元仿真的温度场结果中查看稳态计算过程结束时，摩擦副表面温度的 最大值与最小值，作为红外传感器的温度范围值；将摩擦副内部温度的最大值与最小值，作 为热电偶的温度范围； 步骤四、按照步骤三获得的温度范围，结合步骤一中摩擦元件的工况条件和测量人员 对于测量的要求，在红外传感器手册和热电偶手册中查找满足各自温度范围的相应的红外 传感器和热电偶的型号； 步骤五、完成步骤四，测量已选红外传感器的几何尺寸中或者根据传感器的说明书的 安装尺寸，在摩擦元件接触表面的背面打通孔，孔的尺寸为B = Dl+2mm，加工轴套，轴套尺 寸为：内径D2 = B+0. 5,外径D3 = D2+6mm，在轴套上打M4的螺纹孔，配M4的紧定螺钉，使 红外传感器能够固定在摩擦元件上； 步骤六、根据已选的热电偶的型号，测量其安装尺寸或者根据其使用说明中的安装尺 寸，在摩擦元件侧面打孔，孔径C = D4+2mm，深度为L2,安装紧定螺钉，将热电偶固定，热电 偶的测点分布一般为6~8个，或者测量者根据测试需要自行决定； 步骤七、将热电偶和红外传感器的接线与无线变送器相连，将无线变送器固定于旋转 轴上，将磨合充分的摩擦副进行温度场测试，接通测试仪，通过电压指示计调零电路，获取 干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态温度状态。2. 根据权利要求1所述的一种干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，其特征在 于，步骤四中所述的在红外传感器手册和热电偶手册中查找满足各自温度范围的相应的红 外传感器和热电偶的型号时，考虑可测温度范围、测量频率和/或温度分辨率。3. 根据权利要求1所述的一种干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，其特征在 于，步骤五中所述的几何尺寸中包括直径D1、长度Ll和测量孔直径d。4. 根据权利要求1所述的一种干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，其特征在 于，步骤六中所述的安装尺寸包括直径D4和长度L2。
【专利摘要】本发明公开了一种用于干式摩擦副红外热电偶嵌入式动态测温方法，首先分析摩擦副的外在支撑结构特点，根据加载结构建立摩擦副三维仿真有限元模型，然后根据工况条件模拟摩擦副工作状态下的温度场分布，通过对温度场云图的分析确定摩擦元件的温度范围，根据摩擦元件的相对转速和温度范围选取合适的红外测温传感器和热电偶，设计了相应工装，通过实时采集获得摩擦副表面及内部的温度分布状态。本发明能够实现摩擦副温度的静、动态测试，在不改变摩擦副表面接触和滑摩状态的前提下，实现了对于温度的动态实时观测，本方法的特点在于将红外技术与热电偶技术相结合，在确定了摩擦副精确温度边界条件的同时，为摩擦副动态设计提供了理论依据。
【IPC分类】G01J5/12, G01K7/04
【公开号】CN104964760
【申请号】CN201510382852
【发明人】王延忠, 郭超, 宁克焱, 兰海, 吴向宇
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月2日