用于长距离大坡度工况的湿式制动器测试方法及试验台与流程

1.本发明属于制动器测试领域，具体涉及一种长距离大坡度工况下湿式制动器安全性能测试方法及试验台。


背景技术：

2.与干式制动器相比，湿式制动器具有散热能力强、密闭性好、制动能力稳定、安全系数高等优点。目前由于市面采用湿式制动器的车辆数量较少，湿式制动器厂家尚未形成规模，因此出厂前没有完善的检验设备，制动器的改进周期较长。现有制动器试验台大部分都是针对道路车辆的干式制动性能进行检验，相关技术要求并不适用于湿式制动器。吉林大学公开的发明专利“一种矿车湿式制动器惯性试验台”，主要是通过飞轮惯量和电惯量模拟车辆的各种制动工况，没有针对井下的长距离大坡度工况进行制动器可靠性能检验方面的阐述，因此不能体现极端恶劣工况下湿式制动器的安全性能。
3.由于在井下工况恶劣，湿式制动器的安全性能检测对于井下安全生产具有重要的意义，因此，需要发明一种湿式制动器测试方法及试验台，实现井下长距离大坡度工况下湿式制动器的安全性能测试。


技术实现要素：

4.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器测试方法及试验台，以实现湿式制动器的安全性能试验，减少因为制动故障而引发的安全事故。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，包括被试件固定平台，驱动电机、膜片联轴器、减速装置、第一过渡盘、万向传动轴；所述驱动电机的输出轴通过膜片联轴器连接减速装置的输入轴，所述减速装置的输出轴通过扭矩传感器连接第一过渡盘，第一过渡盘通过万向传动轴连接被试制动器，所述被试制动器的底座固定设置在所述被试件固定平台上，所述第一过渡盘与万向传动轴之间设置有扭矩传感器。
6.所述的一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，还包括电机固定平台，所述驱动电机的底座固定设置在所述电机固定平台上。
7.所述的一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，还包括电控系统，所述电控系统的输入端与所述扭矩传感器连接，输出端与被试制动器的电液比例伺服阀连接，用于根据驱动电机的转速和实时扭矩值，调整被试制动器的电液比例伺服阀的出口压力值，以维持试验过程中制动器的制动力矩恒定。
8.所述被试制动器为驱动桥一体式制动器或轮边独立制动器；被试制动器为驱动桥一体式制动器时，其通过驱动桥过渡座与驱动桥固定底座固定连接；被试制动器为轮边独立制动器时，其通过过渡法兰盘与制动器固定架连接；
所述驱动桥固定底座和制动器固定架与所述被试件固定平台固定连接。
9.所述的一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，其特征在于，还包括第二过渡盘，所述第二过渡盘的一端与万向传动轴连接，另一端为仿轮毂结构，与被试制动器的动壳连接。
10.驱动电机为直流电机，其最大功率满足：，其中，v表示车速，m表示满载整车质量，g表示重力加速度，n表示制动轮数量，a表示坡度；减速装置的减速比满足：,其中m为被试制动器的理论制动力矩，tn为驱动电机的最大过载扭矩。
11.此外，本发明还提供了一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验方法，采用所述的试验台实现，包括最大静制动力矩试验、拖磨试验、衰退率测试试验；所述最大静制动力矩试验包括以下步骤：s101、控制被试制动器在完全制动状态下，控制驱动电机转动，使其通过减速装置（4）强行拖动被试制动器转动，同时记录驱动电机转速和扭矩传感器的读数，记录驱动电机启动时刻扭矩传感器记录的数值，即为该被试制动器的最大静态制动力矩；所述拖磨试验包括以下步骤：s201、计算产生坡度对应的减速度时所需要保持的理论制动力矩；s202、控制驱动电机通过减速装置强行拖动被试制动器转动，间隔固定时间周期性地重复进行拖磨试验，拖磨时间段内，调整电比例减压阀的出口压力使被试制动器的实际制动力矩与理论制动力矩保持一致，间隔时间段内，使被试制动器处于完全释放状态；所述衰退率测试试验包括以下步骤：s301、拖磨试验完成后，测试此时被试制动器的最大静态制动力矩，与原最大静态制动力矩比较，计算衰退率。
12.所述步骤s202中，控制驱动电机通过减速装置强行拖动被试制动器转动时，使被试制动器以其实际最大转速匀速转动。
13.所述步骤s201中，理论制动力矩的计算公式为：；其中，m表示理论制动力矩，f表示制动力，；r0表示轮胎滚动半径，m表示满载整车质量，g表示重力加速度，n表示制动轮数量，a表示坡度。
14.所述坡度为8
°
。
15.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明提供了一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器测试方法及试验台，可以模拟煤矿井下的长距离大坡度工况，检验制动器在长时间较小制动力矩作用下的衰退性能；2、本发明实现了电机转速和制动力矩的双闭环控制，能确保试验数据可靠；3、本发明可对极端恶劣工况下湿式制动器的安全性能进行检验，装机前即可确认制动器的可靠性能，有利于减少因为制动故障而引发的安全事故；同时明显缩短了湿式制
动器的研发周期，减少了整车跑合过程及用户使用过程中制动器的故障率，降低了质保成本。对于提高湿式制动器的安全性能，保障井下作业安全，提高整车制动可靠性有很好的指导作用。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供的一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台的俯视示意图；图2为本发明实施例一中被试制动器与被试件固定平台的固定示意图；图3为本发明实施例二中被试制动器与被试件固定平台的固定示意图。
17.图中：1、驱动电机；2、电机固定平台；3、膜片联轴器；4、减速装置；5、扭矩传感器；6、第一过渡盘1；7、万向传动轴；8、第二过渡盘；9、驱动桥一体式制动器；10、驱动桥固定底座；11、驱动桥过渡座；12、被试件固定平台； 13、轮边独立制动器；14、过渡法兰盘；15、制动器固定架； 16、液压泵站； 17、电控系统，18、湿式制动器，19、电液比例伺服阀，20、远程可调溢流阀，21、齿轮泵。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例一如图1所示，本发明实施例一提供了一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，包括被试件固定平台12，驱动电机1、膜片联轴器3、减速装置4、第一过渡盘5、万向传动轴7；所述驱动电机1的输出轴通过膜片联轴器3连接减速装置4的输入轴，所述减速装置4的输出轴通过扭矩传感器6连接第一过渡盘6，第一过渡盘6通过万向传动轴7连接被试制动器，所述被试制动器的底座固定设置在所述被试件固定平台12上，所述第一过渡盘5与万向传动轴7之间设置有扭矩传感器6。
20.具体地，本实施例的试验台还包括电机固定平台2，所述驱动电机1的底座固定设置在所述电机固定平台2上。
21.进一步地，本实施例的一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，还包括电控系统17，所述电控系统的输入端与所述扭矩传感器6连接，输出端与被试制动器的电液比例伺服阀19连接，用于根据驱动电机1的转速和实时扭矩值，调整被试制动器的电液比例伺服阀19的出口压力值，以维持试验过程中制动器的制动力矩恒定。
22.具体地，如图2所示，本实施例中，被试制动器为驱动桥一体式制动器时，其通过驱动桥过渡座11与驱动桥固定底座10固定连接。
23.具体地，如图1所示，本实施例还包括第二过渡盘8，所述第二过渡盘8的一端与万向传动轴7连接，另一端为仿轮毂结构，与被试制动器的动壳连接。
24.由于矿用胶轮车辆的行驶速度普遍较低，同时湿式制动器的扭矩大，目前最大的可达140000牛米，因此驱动电机1选择低转速大扭矩的直流电机，驱动电机1通过螺栓固定
在电机固定平台2上。驱动电机1的最大功率应满足：，即电机功率应能覆盖湿式制动器最大的拖磨测试需求，其中v表示车速，不同的车辆最大运行速度不同，对应制动器的最大转速不。
25.由于被试湿式制动器的制动力矩大，为满足最大制动力矩的测试需求，驱动电机1与被试件之间增加减速装置4，该减速装置的速比应满足：，其中m为湿式制动器的理论制动力矩，tn为电机的最大过载扭矩。减速装置4固定于被试件固定平台，其输入端与驱动电机1通过膜片联轴器3相连接；扭矩传感器5的最大测试扭矩应略大于被试湿式制动器的最大制动力矩，其一端通过法兰与减速装置4的输出端进行连接，另一端通过法兰与第一过渡盘6连接。第一过渡盘6通过万向传动轴7与被试制动器进行连接，万向传动轴7可以降低被试件与整个传动链的同轴度要求，便于操作。被试驱动桥一体式制动器9与万向传动轴7之间加有第二过渡盘8，第二过渡盘8的一端与万向传动轴7连接，另一端为仿轮毂结构与被试驱动桥一体式制动器9的动壳连接，不同型号的被试驱动桥一体式制动器9通过不同的第二过渡盘8与万向传动轴7连接。
26.本实施例中，被试驱动桥一体式制动器9通过驱动桥固定底座10和驱动桥过渡座11与被试件固定平台12进行连接固定，其中不同型号的被试驱动桥一体式制动器安装固定时，只需更换驱动桥过渡座11，即可实现与驱动桥固定底座10和被试件固定平台12的连接。
27.本实施例的试验台可以模拟煤矿井下的长距离大坡度工况，湿式制动器在较小的制动力矩下，长时间使用后的制动性能衰退情况。根据《煤炭安全规程(2016)》的相关规定，煤矿井下巷道坡度原则上不大于6
°
，而目前已知的最大坡度为7.5
°
，长度2公里，因此考虑本试验台可模拟的最大坡度为8
°
，长度为2公里；实施例二本发明实施例二提供了一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验台，其结构与实施例一相同，不同的是，本实施例中，被试件的结构形式为轮边独立制动器13。如图3所示，轮边独立制动器13通过过渡法兰盘14和制动器固定架15与被试件固定平台12进行连接固定，同样的，通过相同结构形式的过渡盘2(8)与万向传动轴7连接，不同型号的轮边独立制动器13需要试验时，通过更换过渡法兰盘14即可实现连接，有效减少了工装数量和重量。
28.实施例三本发明实施例三提供了一种用于长距离大坡度工况的湿式制动器试验方法，采用实施例一所述的试验台实现，包括最大静制动力矩试验、拖磨试验、衰退率测试试验；所述最大静制动力矩试验包括以下步骤：s101、控制被试制动器在完全制动状态下，控制驱动电机1转动，使其通过减速装置4强行拖动被试制动器转动，同时记录驱动电机1转速和扭矩传感器5的读数，记录驱动电机1启动时刻扭矩传感器5记录的数值，即为该被试制动器的最大静态制动力矩；所述拖磨试验包括以下步骤：s201、计算产生所需要的减速度时的所需要保持的理论制动力矩。
29.所述步骤s201中，理论制动力矩的计算公式为：；
其中，m表示理论制动力矩，f表示制动力，；r0表示轮胎滚动半径，m表示满载整车质量，g表示重力加速度，n表示制动轮数量，a表示坡度。本实施例中，所述坡度为8
°
，对应的所需要的减速度为0.14g。
30.s202、控制驱动电机1通过减速装置4强行拖动被试制动器转动，间隔固定时间周期性地重复进行拖磨试验，拖磨时间段内，调整电比例减压阀的出口压力使被试制动器的实际制动力矩与理论制动力矩保持一致，间隔时间段内，使被试制动器处于完全释放状态。其中，控制驱动电机1通过减速装置4强行拖动被试制动器转动时，使被试制动器以其实际最大转速匀速转动。具体地，拖磨时间为40s，间隔时间为60s，总的试验时间试验周期由试验距离和试验速度决定。拖磨过程中，应调整电比例减压阀的出口压力，确保扭矩传感器的值与理论制动力矩m一致。
31.所述衰退率测试试验包括以下步骤：s301、拖磨试验完成后，测试此时被试制动器的最大静态制动力矩，与原最大静态制动力矩比较，计算衰退率。为确保整车可靠制动，衰退率应小于15%。
32.本实施例中，液压泵站16采用齿轮泵21作为动力源，可以提供被试湿式制动器18的制动/解制动压力(湿式制动器的制动形式可以分为弹簧制动液压释放和液压制动弹簧释放两种)，同时采用高频响应的电液比例伺服阀19进行压力调整，电液比例伺服阀19的调压范围覆盖所有制动器的制动/解制动压力需求，远程可调溢流阀20根据当前被试制动器的压力值进行压力调节，当电液比例伺服阀19的出口压力值达到要求时，控制齿轮泵21卸荷。电液比例伺服阀19是为了调整制动压力大小，当制动压力达到目标值时，电液比例伺服阀19关闭，齿轮的出口保持高压，直至达到溢流阀的开启压力值，这样系统会发热。增加远程可调溢流阀20，当制动压力达到目标值，电控系统可控制该阀以较小的开启压力进行卸荷。当制动压力需要再次调整时，电控系统可控制该阀的压力值大于当前制动压力。
33.试验过程中，电控系统17实时采集驱动电机转速1的转速值，实现转速闭环，确保试验过程中制动器为匀转速运动；同时电控系统17还采集扭矩传感器的数值，并实时调节电液比例伺服阀19的出口压力值，确保试验过程中制动器的制动力矩恒定。
34.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。