[发明专利]一种用于圆盘摩擦副接触压力动态测量方法

说明书

技术领域

本发明一种用于摩擦副接触压力动态测量方法，属于履带车辆传动领域离合器摩擦副接触表面压力测量技术领域。

背景技术

高能量密度摩擦传动系统是高性能传动的关键，其显著特征是大功率、高转速，摩擦副由于其优异的耐磨性和较高的热容被广泛应用于履带车辆的传动领域。Cu基粉末冶金摩擦副，包括制动器与离合器，工作在多应力复合环境中，作为三参数边界-压力、速度、温度是影响摩擦副摩擦特性的主要因素，也是摩擦副设计过程中的重要参考。现阶段速度和温度边界能够通过实验准确测量，而压力边界的测试一直是三边界测量中的重点和难点，动态测试更加困难，目前在湿式摩擦片的设计领域一直没有有效的并且可靠的摩擦副接触表面压力测量的成熟方法。对摩擦副进行三维建模模拟加压接触是获得接触压力的主要手段。现阶段采用的表面张贴薄膜传感器的方法由于改变了接触表面特性且不能进行动态测量，不能适应履带车辆摩擦副的动态设计，无法满足新型号新装置摩擦副的设计要求。

长期以来摩擦副表面压力测量困难主要集中在以下几方面：（1）测量元件参与接触，改变了接触表面的接触特性，摩擦副真实接触情况得不到反映，接触压力的测量不够准确；（2）无法实现对于摩擦副从分离、接触到滑摩的全过程的动态测量；（3）由于湿式摩擦副接触压力分布范围小，常规的压力感应纸方法精度低，很难有效反映出接触表面的压力分布状态。

发明内容

本发明的技术问题：是为了解决现有技术中存在的摩擦副压力边界条件无法测量的问题，提供一种用于圆盘摩擦副接触压力动态测量方法，有效的解决了当前摩擦副的接触表面压力分布无法真实获得的困难，在于不改变摩擦副表面接触状态的前提下，实现了接触压力的静动态测试，在确定了摩擦副精确压力边界条件的同时，为摩擦副动态设计提供了理论依据。

本发明的技术解决方案：一种用于圆盘摩擦副接触压力动态测量方法，实现步骤如下：

步骤一、确定摩擦副工作状态下的工况条件及摩擦副的加载结构特点，获得摩擦副的几何尺寸，按照所要测量的摩擦副的工艺性要求确定摩擦副接触表面的粗糙度要求和表面平面度的加工要求；

骤骤二、根据步骤一中分析获得的摩擦副的加载结构特点和摩擦副的几何尺寸确定摩擦副对偶片上的测量点的位置分布及测点数量N；

步骤三、根据步骤一分析获得的摩擦片表面粗糙度和平面度要求，结合摩擦副接触表面的尺寸、对偶片厚度、应变片尺寸及测量精度要求确定出销钉的直径D及长度L，确定方法如下：

销钉直径D<(R-r)/2，R为对偶片外径，r为对偶片内径；B/2<L<2B/3，B为对偶片厚度，粗糙度1.6平面度0.04的摩擦表面接触摩擦选用的D不应大于12mm，但是最小不应小于最小应变片的宽度b，选取的销钉的直径D范围为：4-12mm；确定了直径D及长度L的销钉嵌入到对摩钢片的预埋孔中；

步骤四、按照步骤三获得的销钉的尺寸加工销钉，并在销钉侧圆柱面上加工出一平面，用来粘贴应变片，加工平面的大小应大于应变片的大小，在对偶片所需测量区域的布点位置按照已经确定好的D和L上打预埋销钉的孔，在对偶片非接触面的销钉孔内攻螺纹，攻纹深度为B-L，选取过渡配合作为孔与销钉的配合尺寸公差；

步骤五、根据步骤一所获得的摩擦副材料特性，几何尺寸特性，支撑结构特点，加载特点等建立摩擦副及其加载结构的三维仿真模型，对三维模型进行多方向压力载荷的有限元仿真，为接触压力测试提供理论基础和数值范围的预测；

步骤六、根据步骤五的仿真结果初步确定摩擦副接触表面的应力范围，并根据此范围确定出适合于该摩擦结构的电阻应变片的主要参数，所述主要参数包括应变片的初始电阻，灵敏系数和应变极限，通过主要参数获得应变片选择的依据；

步骤七、通过步骤六选取并获得合适的测量应变片，将适应于仿真所得的应变量程的应变片贴于销钉预先加工的平面上，检查应变片电阻值是否为电阻应变片的初始电阻，如果电阻显示与电阻应变片的初始电阻差别不大，说明应变片贴片成功，桥接应变控制线路，并将销钉装入对偶片上对应的销孔中并用预紧螺钉固定；

步骤八、将装配完成的对偶钢片按照步骤一分析获得的摩擦副生产加工的工性要求对摩擦副接触表面进行二次加工，将摩擦副安装到摩擦磨损试验机上进行磨合，磨合时间不低于30min，磨合转速根据步骤一中分析获得的摩擦副的所处工况转速确定；

步骤九、将磨合充分的摩擦副进行静动态加载，接通电阻应变采集仪，通过电压指示计调零电路，并通过桥接电路的信号传输，获取预埋销钉处摩擦表面的各个测点的应力应变状态。