定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的研究

姜禮義 黃長(zhǎng)城 姜志堅(jiān) 吳沨

【摘要】目前國(guó)內(nèi)普遍采用定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)汽車襯片的摩擦性能進(jìn)行測(cè)試，該方法存在測(cè)量繁瑣、高溫操作、粉塵污染等缺點(diǎn)。本文研究將位移傳感器應(yīng)用到定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)上，來(lái)實(shí)現(xiàn)摩擦性能試驗(yàn)的自動(dòng)化檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】襯片摩擦性能自動(dòng)化檢測(cè)

1、概述

汽車制動(dòng)器襯片[1]是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的必不可少的功能零部件之一，襯片的摩擦性能優(yōu)劣將直接影響到汽車在制動(dòng)過(guò)程中的操作性、安全性和舒適性。GB5763-2008標(biāo)準(zhǔn)[2]中明確規(guī)定了各類襯片的摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù)允許偏差及磨損率等指標(biāo)的要求，規(guī)定了試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)符合JC/T1065標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。摩擦性能試驗(yàn)的主要步驟：a.將試片裝入支撐臂內(nèi)，在100℃以下進(jìn)行初次磨合，至接觸面達(dá)95%以上；b.取出試片，測(cè)10個(gè)厚度值，重新裝入支撐臂內(nèi)；c.在試驗(yàn)溫度100℃時(shí)，測(cè)定圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)5000轉(zhuǎn)期間的摩擦力，重復(fù)步驟b；d.在各個(gè)試驗(yàn)溫度150℃、200℃、250℃、300℃、350℃時(shí)，按步驟c進(jìn)行同樣試驗(yàn)；e.在最高試驗(yàn)溫度測(cè)定結(jié)束后，從最高試驗(yàn)溫度起每降50℃時(shí)，測(cè)定圓盤(pán)1500轉(zhuǎn)期間的摩擦力，一直測(cè)至100℃。

2、存在的問(wèn)題

以咸陽(yáng)新益摩擦密封設(shè)備有限公司生產(chǎn)的XD-MSM型定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)[3]為例，在進(jìn)行步驟c和步驟d的過(guò)程中都需要將試片取出測(cè)量厚度并重新裝回去，這個(gè)階段會(huì)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1.將試樣反復(fù)取出和裝入高溫的設(shè)備夾具中，對(duì)人員操作要求非常高，存在被燙傷的危險(xiǎn)；2.在試樣厚度測(cè)試過(guò)程中，定速轉(zhuǎn)盤(pán)的溫度無(wú)法穩(wěn)定，過(guò)高或者過(guò)低會(huì)對(duì)接下去的試驗(yàn)產(chǎn)生影響；3.高溫和高速摩擦?xí)p試樣使得周圍環(huán)境里產(chǎn)生試驗(yàn)粉塵及異味，長(zhǎng)期接觸對(duì)檢驗(yàn)人員的健康不利；4.試樣經(jīng)過(guò)反復(fù)地取出、測(cè)量和裝入，既增加人為誤差，也增加誤操作的幾率。若其中一次試樣裝夾有誤，在試驗(yàn)過(guò)程中試樣可能飛出夾具，不僅損壞試樣影響整個(gè)試驗(yàn)，而且還可能威脅到檢驗(yàn)人員的人身安全。所以對(duì)原試驗(yàn)方法改進(jìn)及檢測(cè)設(shè)備自動(dòng)化改造非常必要。

3、設(shè)備改造

3.1硬件改造

a.激光位移傳感器b.反射平面固件c.支撐架d.試驗(yàn)樣片e.轉(zhuǎn)盤(pán)臺(tái)架

采用日本進(jìn)口基恩士KL-2001型激光位移傳感器a，對(duì)XD-MSM型定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行改造。將傳感器固定在設(shè)備主體支架下側(cè)，在試片支撐架c中心位置設(shè)置反射平面固件b，調(diào)整反射面與傳感器的初始距離為25mm左右。試驗(yàn)過(guò)程中，隨著試片d的持續(xù)磨損，支撐架也隨之下降，傳感器與反射面之間距離增大。當(dāng)一階段摩擦試驗(yàn)完成后通過(guò)測(cè)量位移變化量和摩擦力來(lái)計(jì)算試樣的磨損率，安裝位置如圖1所示。

3.2軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試界面（圖2）：1）可對(duì)基本參數(shù)進(jìn)行快速設(shè)置；2）在界面上方為摩擦系數(shù)、溫度和轉(zhuǎn)盤(pán)曲線圖，下方有主電機(jī)、電加熱器、抽風(fēng)機(jī)和水閥，點(diǎn)擊相應(yīng)部位可隨時(shí)控制啟停；3）左側(cè)有設(shè)定溫度、設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)和張力零位按鈕；4）右側(cè)有前一溫度段試驗(yàn)結(jié)果顯示，含全平均摩擦力、后平均摩擦力，摩擦系數(shù)、試驗(yàn)前厚度、試驗(yàn)后厚度、厚度差和磨損率。

軟件功能：1）設(shè)有報(bào)警功能，當(dāng)停水或者加熱管損壞導(dǎo)致的試驗(yàn)溫度超限或者試片損壞脫離導(dǎo)致的位移超限時(shí)，設(shè)備可自動(dòng)停機(jī)保護(hù)；2）可設(shè)置各溫度段的位移偏差值，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正；3）全程自動(dòng)采集摩擦力和位移值計(jì)算摩擦系數(shù)和磨損率，在一溫度段試驗(yàn)完成后自動(dòng)進(jìn)入下一溫度段試驗(yàn)，無(wú)需人工測(cè)量或數(shù)據(jù)輸入；4）每個(gè)試驗(yàn)溫度段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)將在本試驗(yàn)溫度段結(jié)束后自動(dòng)保存，如果意外中斷可繼續(xù)試驗(yàn)，防止數(shù)據(jù)丟失；5）試驗(yàn)方式可選擇手動(dòng)或者自動(dòng)，手動(dòng)方式過(guò)程中在進(jìn)行下一個(gè)溫度段試驗(yàn)前可以對(duì)試驗(yàn)溫度進(jìn)行選擇設(shè)置，試驗(yàn)過(guò)程更加靈活。

4、檢測(cè)結(jié)果及分析

使用由浙江耐磨達(dá)剎車片有限公司提供的同一批次試驗(yàn)樣片進(jìn)行摩擦性能試驗(yàn)。試片為4類汽車襯片，指定摩擦系數(shù)為0.40，規(guī)格25mm×25mm×7mm，數(shù)量4片。進(jìn)行試驗(yàn)溫度100℃至350℃的手動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)和自動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)。以手動(dòng)檢測(cè)結(jié)果作為真實(shí)值，摩擦系數(shù)[4]最大差值為0.02，最大偏差值為-5.0%（見(jiàn)表1）；磨損率[5]最大差值為0.03（10-7cm3/（N·m）），最大偏差值為-4.5%（見(jiàn)表2）。自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果的偏差均未超出±5%的偏差，說(shuō)明試驗(yàn)數(shù)據(jù)是可靠的、合理的。

5、總結(jié)

本文中研究的定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)具有智能、高效、綠色、安全等優(yōu)點(diǎn)，降低了操作要求，減少了人為誤差，保護(hù)了人身健康安全。

可以與GB 5763標(biāo)準(zhǔn)起草單位進(jìn)行技術(shù)合作，改進(jìn)摩擦性能試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)向相關(guān)的汽車襯片制造企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用，以提高企業(yè)產(chǎn)品自主檢測(cè)能力，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目將能夠促進(jìn)汽車制動(dòng)襯片配套企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提升行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]于自強(qiáng)，李爽.著力技術(shù)創(chuàng)新提高核心競(jìng)爭(zhēng)力——汽車用制動(dòng)器襯片國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].產(chǎn)品可靠性報(bào)告. 2008（1）.

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