[發明專利]一種用于環形摩擦副接觸壓力嵌入式測量方法

有效

• 申請號: 201310589181.1
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103630275A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王延忠;魏彬;郭超;吳向宇;李圓
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明一種用于環形摩擦副接觸壓力嵌入式測量方法，屬于履帶車輛傳動領域離合器摩擦副接觸表面壓力測量技術領域。?

背景技術

高能量密度摩擦傳動系統是高性能傳動的關鍵，其顯著特征是大功率、高轉速，摩擦副由于其優異的耐磨性和較高的熱容被廣泛應用于履帶車輛的傳動領域。Cu基粉末冶金摩擦副，包括制動器與離合器，工作在多應力復合環境中，作為三參數邊界-壓力、速度、溫度是影響摩擦副摩擦特性的主要因素，也是摩擦副設計過程中的重要參考。現階段速度和溫度邊界能夠通過實驗準確測量，而壓力邊界的測試一直是三邊界測量中的重點和難點，動態測試更加困難，目前在濕式摩擦片的設計領域一直沒有有效的并且可靠的摩擦副接觸表面壓力測量的成熟方法。對摩擦副進行三維建模模擬加壓接觸是獲得接觸壓力的主要手段。現階段采用的表面張貼薄膜傳感器的方法由于改變了接觸表面特性且不能進行動態測量，不能適應履帶車輛摩擦副的動態設計，無法滿足新型號新裝置摩擦副的設計要求。?

長期以來摩擦副表面壓力測量困難主要集中在以下幾方面：(1)測量元件參與接觸，改變了接觸表面的接觸特性，摩擦副真實接觸情況得不到反映，接觸壓力的測量不夠準確；(2)無法實現對于摩擦副從分離、接觸到滑摩的全過程的動態測量；(3)由于濕式摩擦副接觸壓力分布范圍小，常規的壓力感應紙方法精度低，很難有效反映出接觸表面的壓力分布狀態。?

發明內容

本發明的技術問題：是為了解決現有技術中存在的摩擦副壓力邊界條件無法測量的問題，提供一種用于摩擦副接觸壓力動態測量方法，該方法有效的解決?了當前摩擦副的接觸表面壓力分布無法真實獲得的困難，在于不改變摩擦副表面接觸狀態的前提下，實現了接觸壓力的靜動態測試，在確定了摩擦副精確壓力邊界條件的同時，為摩擦副動態設計提供了理論依據。?

本發明技術解決方案：一種用于環形摩擦副接觸壓力嵌入式測量方法，實現步驟如下：?

步驟一、分析摩擦副工作狀態下的工況條件及摩擦副的加載結構特點，獲得摩擦副的幾何尺寸，按照所要測量的摩擦副的工藝性要求確定摩擦副接觸表面的粗糙度要求和表面平面度的加工要求；?

步驟二、根據步驟一所獲得的摩擦副材料特性，幾何尺寸特性，支撐結構特點，加載特點等建立摩擦副三維仿真模型，對三維模型進行多方向壓力載荷的有限元仿真，為接觸壓力測試提供理論基礎和數值范圍的預測；?

步驟三、根據步驟二中分析獲得的摩擦副的加載結構特點和摩擦副的幾何尺寸確定摩擦副對偶片上的測量點的位置分布及測點數量N；分析獲得的摩擦片彈性模量和泊松比的要求，結合摩擦副接觸表面的尺寸、對偶片厚度、應變片尺寸及測量精度要求確定出盲孔的直徑D及孔深L，確定方法如下：?

盲孔直徑D應根據應變片尺寸選擇常用的Φ10mm或者Φ12mm，孔底粗糙度1.6平面度0.04，由于需要測量孔底應變獲得接觸應力，孔底部的厚度應控制在1mm，若假設鋼片厚度為B，這樣孔的深度H可以表示為B＝H-1。?

步驟四、按照步驟三獲得的盲孔尺寸及分布加工盲孔，并且精銑盲孔底面，用來粘貼應變片，盲孔底面的大小應大于應變片的大小，根據對偶片所需測量區域的布點位置按照已經確定好的D和H在對偶片非接觸表面加工盲孔，盲孔底部粗糙度應該小于1.6μm；?

步驟五、根據步驟二的仿真結果初步確定摩擦副接觸表面的應力范圍，并根據此范圍確定出適合于該摩擦結構的電阻應變片的主要參數，所述主要參數包括應變片的初始電阻，靈敏系數和應變極限，通過主要參數獲得應變片選擇的依據；?

步驟六、通過步驟五選取并獲得合適的測量應變片，將適應于仿真所得的應變量程的應變片貼于盲孔底部加工的平面上，檢查應變片電阻值是否為電阻應變片的初始電阻，如果電阻顯示與電阻應變片的初始電阻差別不大，說明應變片貼片成功，橋接應變控制線路，測試系統狀態。?

步驟七、將裝配完成的對偶鋼片安裝到摩擦磨損試驗機上進行磨合，磨合時間不低于30min，磨合轉速根據步驟一中分析獲得的摩擦副的所處工況轉速確定；?

步驟八、將磨合充分的摩擦副進行靜動態加載，接通電阻應變采集儀，通過電壓指示計調零電路，并通過橋接電路的信號傳輸，獲取盲孔處摩擦表面的各個測點的應力應變狀態。本發明與現有技術相比的優點在于：?

(1)本發明采用嵌入式盲孔測量的方法，實現摩擦副靜動態接觸壓力的測量。?

(2)本發明將測量元件埋于摩擦副內部，接觸表面與原表面具有相似的特性，消除了測量元件本身對接觸特性的影響。?