专利名称：自动控制的摩擦、磨损性能试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在实验室条件下，以小样縮比模拟制动的惯性试验机，可 对干、湿式摩擦材料进行摩擦磨损、热冲击刹车试验的检测设备，其操作过程 全部实现自动化，具体的说是一种自动控制的摩擦、磨损性能试验机。技术背景在现有技术中，MM1000型摩擦性能试验机是80年代摩擦材料行业使用的机 型之一，但其有不适应自动控制的结构，不科学的数据采集方式。发明人改进的QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机，也已经获得国家专 利，公告号CN2569129 ，其是在腿IOOO型的基础上改进，成功的实现瞬间值 的采集，且只适用湿式摩擦材料的摩擦磨损特性测试，而且速度、惯量小，不 适合热冲击刹车试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能对干式、湿式两大类摩擦材料的摩擦磨损特 性、制动刹车试验，进行全方位、多功能测试，且操作、维护简单的自动化控 制的摩擦、磨损性能试验机。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种全自动控制的摩擦、磨损性能试验机，包括床身l、惯量盘2、主电机23、离合器7、气缸19等，并构成试验机的施力机构、离合器分离机构、扭矩
测量机构、测温装置等，从而在实验室条件下进行小样縮比模拟制动的惯性试 验。其特殊之处在于所述的试验机的离合器分离机构采用气动执行方式实现的压片式离合器7，其推力气缸28采用中摆或底摆式气缸。上述的试验机的施力机构釆用无阻力气缸19，在气缸轴四面设置有滚动轴 承18。上述的试验机的施压机构为一个反向安装的两位三通电磁阀25。 上述的试验机的气缸19的尾部设置传感器的精度等级为0.05%的压力传感 器20。上述的试验机的扭矩测量机构为回归盘实施结构，回归盘10的一端设置的 拉力传感器21，通过回归盘的半径和实测拉力的乘积得的扭矩值。 上述的试验机测速传感器为光电传感器24。上述的试验机传感器的输出信号通过电子处理经A/D板与计算机接口连接。 本发明相对于现有技术，其优点如下1、 本发明改造后，将所有手动操作形式；不适应自动化控制的结构部分； 不科学的数据采集形式进行了系统改造。2、 本发明以实际使用状态和台架试验的技术性能要求为依据，选择了对试验过程起主导作用的物理参数，建立了干式、湿式摩擦材料的测试方法，完成 了在实验室条件下小样縮比模拟制动的惯性试验。3、 本发明广泛应用于飞机、军用车辆、汽车、船舶、轨道交通和工程机械等领域的制动摩擦材料的摩擦磨损性能试验要求。
图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的扭矩测量机构的结构示意图；图3为本发明的施压机构两位三通电磁阀25的结构示意图；图4为本发明的调速原理图；图5为本发明的逻辑分配系统控制图。 上述各图中标号说明如下l一床身 2—惯量盘 3—尾座支承轴 4一尾座5—尾座轴承6—测速法兰7—离合器 8—平皮带9一主轴 IO—主轴箱 11—主轴轴承 12—动卡具盘13—摩擦副 14一静卡具盘15—回归盘 16—气缸轴17—气缸座 18—气缸轴承19一气缸 20—压力传感器 21—拉力传感器22—温度传感器23_主电机24—测速传感器 25—电磁阀26—关节轴承27—拨叉28—推力气缸
具体实施例方式参见附图l,图1为本发明的整体结构示意图；本发明是对原MM1000型摩 擦试验机进行了系统改造，使其适应全自动控制的要求，达到测试数据的一致 性和重复性好的全新设备；其结构包括床身1、惯量盘2、主电机23、离合器7、 气缸19等，并构成试验机的施力机构、离合器分离机构、扭矩测量机构、测温 装置等，从而在实验中测得材料摩擦、磨损性能。本发明采用无阻力气缸体、 气动离合器机构、回归盘式测力机构等，其全部执行动作，离合器分离采用气 动机构自动执行，加压系统采用无阻力气缸，电磁阀自动施压，测扭采用拉力 传感器，精度等级为0. 4%乘以力臂来实现。
本发明试验机的离合器分离机构采用通过气动执行方式实现的压片式离合器7，其推力气缸28采用中摆或底摆式气缸。本发明试验机的施力机构采用无阻力气缸19，在气缸轴四面设置有滚动轴 承18，气缸19施压时，可以减少阻力至最小。本发明试验机的气缸19的尾部设置传感器的精度等级为0. 05%的压力传感 器20。本发明试验机测速传感器24为光电传感器。本发明的具体工作如下试验机系统包括主机体部分、动力部分、控制部分三大部分组成。试验机采用圆环试件13端面滑摩的方式，首先由计算机通过D/A接口控制变频 器给主电机23送电，主电机23通过皮带8使离合器7带动主轴9转动，主轴9 与支承轴3通过测速法兰6联结，拖动惯量盘2与主轴9同时转动，其速度由 测速法兰6上的光栅盘与测速传感器24测得速度信号；主轴9上的动试件装在 转动卡具盘12内，静试件或对偶件装在静卡具盘14内，当达到一定速度后， 由主轴与惯量盘产生一定的动能，待其动能稳定后(3秒)，启动离合器7拨叉 27，使主轴9与电机23主动力脱开同时计算机通过I/O 口给电磁阀25信号， 使气缸19施压，其压力值由压力传感器20读出，同时摩擦副13对摩擦产生的 动扭矩值由拉力传感器21与回归盘15半径的乘积测出，温度值由装在摩擦副 13上的温度传感器22测出，制动时间由主计算机测出，以上数据的采集在同一 时间完成。由计算机输出变频信号，打开或关闭通过逻辑电路进行交换控制完 成瞬间值的测试，即得到试验过程中任一瞬间的测试数据，这同一瞬间的压力、 扭矩值即可计算出这一状态下的摩擦系数，又通过该瞬间的速度和扭矩值又得 到该瞬间的功率值，依照这些数据又可得到试验转速、试验压力、最大力矩、 平均力矩、力矩摆动系数、单位吸收功、单位能载、制动时间等数据，通过以 上原理可以绘制出压力一扭矩曲线、速度一功率曲线、温度一摩擦系数曲线图 共六条关系曲线，以上工作在设定好试验条件后，只需一次点击鼠标便可全自 动完成，将以前复杂的试验过程简单化、程序化，达到测试数据一致性好的效 果。本发明应用调频调速技术完成9000r/min高速平稳的提升和随机设置变速 功能；应用高精度扭矩传感器、压力传感器、光电传感器、智能温控仪来完成 模拟量数据的输出和采集，提高了采集精度，达到了摩擦力矩150Nm、轴向正压 力IOKN、制动温度IOO(TC、配置惯量1. 57kg ltf可组合。技术指标按照国标的工艺路线和模拟实际工况条件，有效地应用瞬间值测 试技术完成试验过程中任一瞬间点的测试数据，同一瞬间的压力值和其压力产 生的扭矩值，并计算出该瞬间点的摩擦系数以及相关特性值，精度达到士19GFS。参见附图2，试验机的扭矩测量机构采用回归盘10 —端以关节轴承26拉住 一个拉力传感器21，通过回归的半径R和实测拉力F的积，而得出准确的扭矩 值。参见附图3，试验机的施压方式采用一个反向安装的两位三通电磁阀25来 实现，具体如下气瓶选用15公斤标准氮气瓶，通过减压阀加速，调压阀使其按照参数要求 调整至规定值，标准压力表选用0.4级高精度压力表，使其读数与计算机程序 读数一致，误差小于WFS，电磁阀接受计算机指令并打开，给气缸充气，推动 施压轴给摩擦副施加正压力，压力值由压力传感器读出，完成一次试验的施压 过程。参见附图4、图4为本发明的调速原理图；计算机工作后，首先通过接口板 D/A 口输出电压信号给变频调速器，变频器按照计算机的指令给主电机一定频率 的电流，使主电机转动，主电机通过皮带将转速传递给主轴，主轴上的测速器 通过USB 口将速度信号传送给计算机，计算机再调整电压信号，通过接口板给 变频器，过程形成一个闭环。当达到参数规定的转速值时，测速调速完成。参见附图5，图5为本发明的逻辑分配系统控制图；本发明控制系统，包括 中心处理器，分为4路数据采集，3路开关信号控制，l路测速数字量信号采集 和1路模拟信号输出，与计算机通过软件逻辑地组合，可形成一套全自动的控 制系统。其采用工业控制计算机为主控制机，通过工业接口板，I/O通道输出Kl、 K2、 K3三路开关量，分别控制加压、离合、风冷；通过工业接口板D/A通道输 出一路模拟信号，实现调频变速功能；通过光电开关、编码器与工业计算机USB 口联接，实现测速功能；通过工业计算机的A/D通道来采集压力传感器、拉力 传感器、温度变送器在试验过程中，发生的压力、扭矩、温度值，并通过软件 的处理，计算可得到全部所需数据，包括同一瞬间的压力、扭矩、平均摩擦系 数、最大摩擦系数、速度、减速时间、吸收功、瞬时功率、单位线磨损、单位 克磨损等全部数据。
权利要求
1、一种自动控制的摩擦、磨损性能试验机，包括床身(1)、惯量盘(2)、主电机(23)、离合器(7)、气缸(19)等，并构成试验机的施力机构、离合器分离机构、扭矩测量机构、测温装置，从而在实验中测得材料摩擦、磨损性能；其特征在于所述的试验机的离合器分离机构采用通过气动执行方式实现的压片式离合器(7)，其推力气缸(28)采用中摆或底摆式气缸。
2、 根据权利要求1所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征在于:所述的试验机的施力机构采用无阻力气缸(19)，在气缸轴四面设置有滚动轴承 (18)。
3、 根据权利要求l或2所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征 在于所述的试验机的扭矩测量机构为回归盘实施结构，回归盘(10)的一端 设置的拉力传感器(21)，通过回归盘的半径和实测拉力测得的扭矩值。
4、 根据权利要求3所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征在于-所述的试验机的气缸(19)的尾部设置传感器的精度等级为0. 05%的压力传感器(20)。
5、 根据权利要求3所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征在于: 所述的试验机的施压机构为一个反向安装的两位三通电磁阀(25)。
6、 根据权利要求3所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征在于-所述的试验机测速传感器为光电传感器。
7、 根据权利要求4所述的自动控制的摩擦、磨损性能试验机，其特征在于: 所述的试验机传感器的输出信号通过电子处理经A/D板与计算机接口连接。
全文摘要
本发明涉及一种自动控制的摩擦、磨损性能试验机。在现有技术中，MM1000型摩擦性能试验机是80年代摩擦材料行业使用的机型之一，但其有不适应自动控制的结构，不科学的数据采集方式。为解决上述问题，本发明试验机的离合器分离机构采用气动执行方式实现的压片式离合器，其推力气缸采用中摆或底摆式气缸。本发明将所有手动操作形式、不适应自动化控制的结构部分、不科学的数据采集形式进行了系统改造；建立了干式、湿式摩擦材料的测试方法，完成了在实验室条件下小样缩比模拟制动的惯性试验。本发明广泛应用于飞机、军用车辆、汽车、船舶、轨道交通和工程机械等领域的制动摩擦材料的摩擦磨损性能试验要求。
文档编号G01N3/56GK101153834SQ20061010464
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者刘学耕, 李东生 申请人:李东生;刘学耕