摩擦材料缩比试验原理及试验方法和测试设备研究_41_45

1、34222(2Jn rn m =(2-36 (21:1试验参数确定试验惯量已知被试车型的车轮载荷W 和轮胎半径r 1,按照轿车制动器台架试验方法(QC/T564-1999,台架试验的试验惯量J 1按下式求出:J 1=W r 12 /2g (2-37式中:J 1转动惯量,(N·m·s 2; W双轮计算载荷,W=K·(G 0+2600,(N ; r 1轮胎滚动半径,(m;g重力加速度,9.81(m/s 2; G 0空车载荷(指空车时制动器所承受的载荷; 只做一个制动器试验时,其转动惯量计算:J 1=W 1·r 12 /2g式中:W 1单轮计算载荷, W 1=

2、KG 1(1+h g /b,(N ; G 1空车时前轴载荷,(N;附着系数,取0.7;h g 空车时重心高度,(mm ; b重心到后轴距离,(mm ;K修正系数,K=0.86。1:1试验惯量数值有时可直接在车辆的技术文件中查到,不必计算。如查阅捷达轿车整车技术参数表可知:其前轴试验惯量为45 (kg.m 2。主轴转速按照轿车制动器台架试验方法(QC/T564-1999,1:1试验主轴转速为:n 1=2.65V 1/r 1 (2-38式中:n 1试验台主轴转速,(r/min; V 1试验车速,(Km/h; r 1轮胎滚动半径,(m;制动减速度按照轿车制动器台架试验方法(QC/T564-1999,

3、1:1试验制动减速度为:a 1=M 1·r 1/J 1 (2-39式中:a 1试验的制动减速度,(m/s 2;35M 1试验的制动力矩,(N·m ;J 1转动惯量,(N·m·s 2; 1:1台架试验标准往往对制动减速度的具体数值有明确规定,试验时根据上述公式对制动力矩进行设定和控制,以满足试验对减速度的要求。制动管路压力1:1试验的制动力往往是指制动管路压力,一般台架试验标准对其数值有具体的规定。(31:1试验方法与标准1:1试验的试验方法与标准较多,如,如欧盟的AK mas-ter 系列,美国的SAE J212、SAE J 2681,日本的JASO40

4、6等,我国的有:QC/T582-99、QC/T564-99 、QC/T239-99 、QC/T479-99。除此之外,还有一些企业标准,如德国大众公司的VW-TL110等。对比来看,各个试验规范规定的试验项目和内容基本相同,主要有效能试验、热衰退和热恢复试验及磨损试验等,但具体试验程序、评定内容稍有不同。就评价指标讲,有衰退率、恢复率、力矩稳定性系数、摩擦系数、磨损率等。其中摩擦系数是一个重要的评价指标,其基本表达式为:111112R A P M F F N f=µ(2-40 式中: F f :2个制动衬片产生的制动摩擦力,F f =M 1/ R 1;M 1:2个制动衬片产生的制动摩

5、擦力矩,1个衬片产生的摩擦力矩为M 1/2;R 1:摩擦力作用的摩擦半径;F N :摩擦材料摩擦面所受法向制动力,F N = P 1×A 1;P 1:制动管路压力;A 1:制动轮缸工作面积。2.5.2 缩比试验原理(1缩比试验模拟原理缩比试验是模拟盘式制动器1:1台架试验。从相似性考虑,缩比试验也采用 飞轮方式模拟惯性负载。以1个试样单面摩擦方式模拟1:1试验2个制动衬片双面摩擦,并采用与1:1试验相同的试验方法与标准,其试验参数是以1:1试验参数为基础,按相似常数进行换算而设置。其试验项目与过程与1:1试验完全相同。其试验原理如图2-3所示。 361-摩擦材料缩比试样2-缩比制动盘

6、3-惯性飞轮图2-3 缩比试验原理图(2缩比试验参数确定试验惯量的确定由1:1试验惯量J 1,惯量相似常数C J =1/40,可求出缩比试验惯量J 2为:J 2=C J ·J 1=J 1/40(2-41台架试验主轴转速的确定由1:1试验转速n 1,转速相似常数C n =2,可求出缩比试验主轴转速n 2为:n 2=C n n 1=2 n 1 (2-42试验减速度的确定缩比试验减速度表达式形式同1:1试验一致,缩比试验减速度a 2为:a 2=M 2·r 2/J 2(2-43式中:a 2缩比试验制动减速度,(m/s 2;M 2缩比试验制动力矩,(N·m ; r 2缩比试

7、验假设的轮胎滚动半径,(m 。根据制动减速度相同的缩比试验模拟准则,缩比试验制动减速度与1:1试验是相同的,其具体数值由试验方法标准规定。缩比试验时根据式(2-43确定需要施加的制动力矩的大小,并通过制动力进行控制,以满足试验对减速度的要求。制动力1:1台架试验标准中制动力一般是制动管路压力P 1,其数值有具体规定。摩擦衬片所受的法向制动力F 1是制动管路压力P 1与制动轮缸的面积A 1的乘积,即F 1=P 1×A 1。由法向制动力相似常数C F =1/5可知,缩比试验加载系统施加的作用于缩比试样表面的法向制动力F 2为F 1的1/5,即F 2=F 1/5。制动轮缸是被试制动器总成的

8、一部分,不同车型制动轮缸的工作面积几乎是不一样的。从试验方便性以及试验机结构上考虑,缩比试验设备上的制动加载装置(制动缸不可能随模拟车型的不同而随时更换,而只能是缩比试验设备上一个固定的零部件;而且,其工作面积不可能等于所有车型制动器制动轮缸的工作面积。因此,为保证摩擦材料工作比压相等,缩比试验很难采用与1:1台架试验37相同的制动管路压力,因此缩比试验并不以制动管路压力为直接控制条件,而是在保证摩擦材料工作比压相等的前提下,以作用在摩擦材料缩比试样上的制动力为直接控制对象,缩比试验时根据与1:1试验法向制动力的缩比关系,直接控制加载系统输出的法向制动力大小,模拟1:1试验制动管路压力,以满足

9、制动力相似性要求。(3缩比试验方法与标准为保证试验的可比性,缩比试验采用与1:1试验完全相同的试验方法与标准。缩比试验参数按相似常数换算,试验项目内容、试验程序和评价指标完全相同。在评价指标中要注意摩擦系数的计算。从摩擦系数物理意义讲,缩比试验与1:1试验是完全相同的,都是摩擦力F f 与法向制动力F N 的比值,但具体表达式有所区别。1:1试验的摩擦力(力矩是2个摩擦衬片与制动盘摩擦而产生的,其摩擦系数表达式如式(2-40所示。缩比试验的摩擦力(力矩是1个试样与制动盘摩擦而产生的,所以,缩比试验摩擦系数基本表达式为:22222R F M F F f=µ(2-44 式中: F f :缩比试验的制动摩擦力,F f =M 2/ R 2 (N;M 2:缩比试验的制动摩擦力矩(N.m;R 2:缩比试验摩擦力作用的摩擦半径(m;F 2:缩比试样所受法向制动力(N。2.6 本章小结通过前述的分析,本论文将小样试验与台架试验可比性差的根本原因归结为小样试验与台架试验不具有试验相似性,并提出了将缩比试验引入摩擦材料摩擦磨损试验,用于小样试验与台架试验可比性研究的思想。本章介绍了缩比试验及应用,阐述了将缩比试验应用于汽车摩擦材料摩擦磨损试验的依据和意义;分析研究了缩比试验的理论依据-相似原理的内容,重点是相似三定理;确定了缩比试验中起主要作用的模拟参量种类和缩比试验的试验模拟准