详情

原文传递干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试系统及盘盘模块

专利名称：	干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试系统及盘盘模块
摘要：	本发明公开的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，属于光学测量领域。干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统主要由工况模拟模块和红外测试模块构成。工况模拟模块包括控制器、电机、压缩机、加热器、执行机构和盘盘模块；红外测试模块包括红外测温探头、信号调理箱、采集卡和上位机；所述系统能够高精度模拟出生产和生活中出现的各种干式滑动摩擦副界面瞬态温度值。本发明还提供一种能够实现干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟和测试的盘对盘滑摩结构模块，具有的优势：内埋红外测温探头，采用非接触式的测温结构设计，温度响应时间快，误差小；结构简单，便于更换摩擦样件；温度模拟范围大，能够实现‑30℃‑500℃的工况模拟。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	刘雨薇;李秀明;郑晓雯;叶福浩;其他发明人请求不公开姓名
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201811623111.2
公开号：	CN109916810A
分类号：	G01N19/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N19
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：主要由工况模拟模块和红外测试模块构成；工况模拟模块包括控制器、电机、压缩机、加热器、执行机构和盘盘模块；红外测试模块包括红外测温探头(5.3)、信号调理箱、采集卡和上位机；工况模拟模块工作方法为，上位机发送指令给控制器，控制器根据不同指令发出控制信号给电机、压缩机或加热器；执行机构用于给盘盘模块提供0-5000r/min的相对转速差以及0-8000N的接触压力；压缩机和加热器用于为盘盘模块提供-30℃-500℃的环境温度，从而实现模拟干式滑动摩擦副界面摩擦工况。红外测试模块工作方法为，盘盘模块中布置的两路红外测温探头(5.3)将温度信号传入信号调理箱，经过滤波、信号放大和A/D转换信号调理环节后传输到采集卡，并通过上位机进行显示和控制。 2.如权利要求1所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：红外测温探头(5.3)的量程为-50℃-600℃，精度优于0.3％，响应速度≤5ms。 3.如权利要求1或2所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：工作方法为，步骤一：进行上位机的参数设定，包括待模拟对象的相对线速度、环境温度、接触压力、接触角度和滑摩时间；步骤二：经过上位机计算得出滑摩功完全转换的热流密度，判断是否会对摩擦材料具有过强的破坏作用，即验证参数设定的合理性，如果不合理则重复参数设定环节；步骤二中过强的破坏作用指破坏参数超过预设阈值，所述阈值优选上位机软件配备数据库中的材料安全阈值；步骤三：步骤一所述参数设定完成后，发出滑摩开始指令，控制器发出控制信号，同时测试模块启动，温度数据开始高速采集和实时显示；步骤四：依次判别盘盘模块的环境温度和相对转速是否到达目标设定值，如果没有到达，等待直至到达目标值后加压接合，从而开始滑摩；步骤五：判别滑摩时间是否到达设定的目标滑摩时间，等待直至到达目标值后卸压分离，进而停止电机和温度控制；步骤六：发出数据存储指令后，上位机存储采集数据，并提供数据回放功能；步骤七：根据步骤一至步骤六所述步骤实现单次干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试；步骤八：根据实际需要进行相应次数不同工况下的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试，进而实现应用于多领域的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试，能够高精度模拟出生产和生活中出现的各种干式滑动摩擦副界面瞬态温度值。 4.如权利要求1或2所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：所述的多领域包括车辆摩擦传动与制动、岩石与金属热物理特性检测、传送带产品研发以及各种摩擦元件的温度场分析。 5.如权利要求4所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：上位机软件编写具有简单模块化的编程环境，便于后期开发；界面主要由工况模拟模块、红外测试模块和基本按键构成；工况模拟模块中主要完成相对线速度、环境温度、接触压力、接触角度和滑摩时间等的设定，设定范围依次对应为0-60m/s，-30℃-500℃,0-7500N，0-90；和0-24h，工况安全指示灯提示模拟工况是否合理和安全；红外测试模块主要完成两路红外温度信号的显示，当两路温度信号相差超过预设阈值后则报警，提示传感器故障或滑摩平面存在对中问题；基本按键包括开始滑摩、数据存储、数据回放、紧急停止和退出系统。 6.如权利要求5所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：干式滑动摩擦工况模拟模块主要采用盘对盘式摩擦，即盘盘模块；盘盘模块主要由旋转轴(4)、工作台(3)、上试件(5)、下试件(2)、箱盖(1)、柔性卡具(9)、加热丝(7)和冷却液(6)构成；外围设备包括电机、转速执行机构、压力执行机构；连接关系：外围设备中电机通过齿轮连接转速执行机构，转速执行机构连接旋转轴(4)，旋转轴(4)固接工作台(3)，工作台(3)上固定上试件(5)；外围设备中的压力执行机构连接柔性卡具(9)，柔性卡具(9)与上试件(5)固接，上试件(5)内部埋入红外测温探头(5.3)；上下试件(2)外侧的箱盖(1)与箱体用紧固螺钉连接，箱体固接设备外壳，箱体壁内分布有加热丝(7)和冷却液(6)，电热丝与冷却液(6)用隔层隔开；盘盘模块工作方法为：电机带动旋转轴(4)和工作台(3)旋转，下试件(2)跟随工作台(3)一同旋转；上试件(5)由压力执行机构通施加一定的接触压力，两路红外测温探头(5.3)通过通孔安装于上试件(5)的中外径部位，实时监测接触界面的瞬时温度；加热丝(7)用于迅速提高环境温度，连接压缩机的冷却液(6)用于降低环境温度，箱盖(1)起到保温作用。 7.如权利要求6所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：上试件(5)、下试件(2)统称摩擦样件，上试件(5)由摩擦层(5.1)、基层(5.2)和两个红外测温探头(5.3)组成；摩擦层(5.1)和下试件(2)分别对应需模拟的摩擦副材料，摩擦层(5.1)和下试件(2)进行接触摩擦；红外测温探头(5.3)通过通孔安装于上试件(5)的中外径处，探测点直指摩擦界面但不接触摩擦界面；上试件(5)中部有通孔进行螺钉固定和均布螺纹孔进行柔性装卡，下试件(2)中间部分有通孔进行螺钉固定，两侧有定位孔。 8.如权利要求7所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：所述的旋转轴(4)与工作台(3)、压力执行机构与柔性卡具(9)、转速执行机构与旋转轴(4)之间选螺纹连接；所述的箱盖(1)、柔性卡具(9)、红外测温探头(5.3)、工作台(3)和旋转轴(4)为标准件，当单个部件损坏，通过更换继续使用。 9.如权利要求8所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：所述红外测温探头(5.3)数目为两个，180°对称分布，任选一路作为信号校对；所述上试件(5)摩擦层(5.1)厚度能够灵活调整，选5-8mm；所述红外测温探头(5.3)埋入深度灵活调整，选探头顶端距离接触界面10-15mm；所述冷却液(6)要求特性稳定，降温速率快，选R290。 10.如权利要求9所述的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，其特征在于：当模拟家用轿车干式离合器正常工况时，上试件(5)摩擦层(5.1)材料为纸基粉末冶金，下试件(2)材料为65Mn钢，工况参数为相对线速度25m/s、环境温度60℃、接触压力200N、接触角度0；和滑摩时间2s。
所属类别：	发明专利