制动器惯性试验台架的研究与开发

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指导教师妙宕一一趣朝_教授~一 中请学位级别‘亚土一学科名称

诊文提女日期2006. 5论文答殊日期一2006. 6一一 才，

答辩委员会主席: 学位论文评阅人: 二零零六年五月 论文独创性声明

本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。

本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名:)匆‘年“”。日

论文知识产权权属声明

本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 (保密的论文在解密后应遵守此规定)

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论文作者签名: ，。‘年乙月”日 导师签名:

乡尸若年了月住日 .IJj月」 摘要

汽车制动器是关系到行车安全的关键设备，其质量至关重要，而完善的测试 体系和良好的测试设备是保证产品质量的前提和基础。

开展汽车制动器惯性试验台架的研究，使其能更好地模拟制动器实际使用模 式和环境条件，更真实地反映制动器性能，能够提高制动器研发水平，缩短制动 器开发周期，提升制动技术;还可以提高制动器测试技术，提高试验台架的设计 水平;它对制动器产品的研发、质量控制以及整车制动性能的提高都有十分重要 的意义。

论文通过对国内外典型摩擦材料试验设备的结构、特点、工作原理以及试验 方法的研究，提出了制动器测试体系、制动器试验台基本构成、控制方法;通过 对汽车制动过程的模型分析，提出了制动器惯性试验台架的设计思路和基本设计 方法，并对重型车制动器惯性试验台架进行了设计及实现;具体包括试验台惯量 的确定和组合、主驱动电机的选择、整机结构与安装方式、滑台结构与锁紧方式、 试验台冷却与除尘等。最后，利用完成的试验台架，对自动调整臂进行了试验研 究，提出了自动调整臂试验方法，并对影响自动调整臂功能的因素进行了研究。 该试验台架顺利通过验收。实践证明:该试验台架在功能上能够满足制动器 效能试验、热衰退及恢复试验、制动衬片(块)磨损试验、制动器噪声测定以及 同步测量记录试件温度、记录输入管路压力和输出制动力矩的关系、记录制动试 件与输出力矩关系的要求。由于采用了成熟可靠的机电设备和自控技术，试验台 架结构合理、控制手段先进、基本功能完善、系统运行安全、稳定、可靠。 关键词:惯性式;摩擦材料;制动器;试验台架; Abstract

The automobile detent is essential equipments relate to the traffic safety, whose quality is very important. Perfect test system and good test facility are the premise and the foundation to guarantee the product quality.

It can improve research and develop level, elevate brake technical and develop friction

material theory according to the research of automobile detent inertia test-bed and make it well to simulate practice use mode and setting condition which could reflect detent performance truly. It can elevate detent test technical and the design level of test-bed too, which have much more

important to the research and develop of detent product, quality control and the elevation of brake performance of the whole automobile at the same time.

This provided proposes the testing system of detent, the fundamental structure of detent inertia test-bed, controlling measures through researching the configuration, characteristic, working

principle of the friction material test facility from domestic and oversea. And it provided designing courses and the essential designing means of automobile detent inertia test-bed trough analyzing automobile brake process. At the same time, this paper simulated the detent inertia test-bed of heavy vehicles which involved confirmation and combination of test-bed inertia, the choice of host drive electric motor, the structure of machine and fixing mode, slipway structure and lock mode, cooling and dust-remove of test-bed etc. At last this paper made a test research with test-bed designed, and presented the test ways of auto regulation test of the arm, analyzed the factors influencing the function of auto regulation test of the arm.

This test platform has already passed check and accept, it is proved that the test-bed could carry out detent performance test, heat-declining and renewing test, brake liner patch(block)

abrasion test, detent yawp mensuration and record temperature of measuring test piece at the same time, record relation between pressure of input pipeline and output brake moment, record relation between brake test piece and output moment，which were put forward at the beginning. The

structure of the test-bed is reasonable, the control method is advanced, the basic skill is perfect and the system function safely steady and credibly because of the adoption of autocontrol and electricity-machine device which is mature and credibly.

Keywords: Inertia type; Friction material; detent; Experiments the gantry 目录

第一章绪论..........................................................................................................1 1.1问题的提出.........??。......??。二。，.。.?。...??，。二。二。二。，二。?。、。。。，。。.、??。.。??‘二，....1

1.2研究意义........................................................................................................1 1.3相关技术概述................................................................................................ 2 1.3.1制动器结构与工作原理....................................................................... 2

1.3.2制动摩擦特性..??。??，....??。二。.??。?。二。.......................................... 2 1.3.3制动副的磨损....................................................................................... 4 1.3.4制动摩擦噪声....................................................................................... 5 1.3.5制动器性能要求................................................................................... 6

1.3.6制动器摩擦磨损测试体系..??，.?，??‘.。二。二。...................................... 9 1.4本论文的主要研究内容二，...........................................................................10 第二章国内外制动器试验设备研究....................................................................11 2.1国内外制动器试验设备的分析比较..........................................................11 2.1.1定速摩擦试验机.....................................·.····································??11

2.1.2 FAST摩擦试验机.......................................................................??12 2.1.3 Chase摩擦试验机................................??。...............................??13 2.1.4惯性摩擦试验机??。。.....??，....................................??，............??14 2.1.5多用途摩擦试验机.............................................................................15 2.1.6 Krauss摩擦试验机........................??。.....................................??16 2.2国内外制动器性能试验方法对比分析......................................................18 2.2.1日本JIS D4411 /JIS D4311试验标准.......................................18 2.2.2美国SAE,J661试验程序与规范.....................................................19 2.2.3德国大众VW-PV3212标准........................................................... 21 2.2.4国标QC/T 479-1999货车、客车制动器台架试验方法............ 22 2.3制动器试验设备组成..?，..?。。二。.................................................................. 24 第三章制动器惯性试验台架研究?..................................................................... 25 3.1汽车制动过程模型...................................................................................... 25 3.2 3.3

制动器惯性试验台架设计思路.................................................................. 26 制动器惯性试验台架设计方法.................................................................. 28

第四章制动器惯性试验台架的设计与实现....................................................... 41 4.1重型车制动器惯性试验台架技术参数和性能指标.................................. 41 4.1 .1技术要求及参数二。.............................................................................. 41 4.1.2重要性能指标..................................................................................... 42 4.2重型车制动器惯性试验台架的设计及实现.............................................. 43 4.2.1飞轮组惯量计算................................................................................. 43 4.2.2飞轮系统............................................................................................. 45

4.2.3电机功率的测算二，.............................................................................. 47 4.2.4滑台和滑台罩..................................................................................... 51 4.2.5测速装置............................................................................................. 52 4.2.6被试制动器或试件............................................................................. 52 4.2.7制动扭矩测量装置............................................................................. 52 4.2.8温度测量装置...............................................·..·····························??53 4.2.9试验台台体与底座............................................................................. 54 4.2.10应急制动器........................................................................................ 54 4.2.11工业计算机控制系统........................................................................ 54 4.2.12直流调速电力拖动系统.................................................................... 56 4.2.13电气控制/测量系统.......................................................................... 57 4.2.14气源及制动控制................................................................................ 61 4.2.15冷却和除尘系统................................................................................ 62 4.2.16测量/控制系统.................................................................................. 62 4.3试验台架验收.............................................................................................. 64 第五章自动调整臂试验研究................................................................................ 65 5.1自动调整臂工作原理.................................................................................. 65 5.2影响自动调整臂功能的因素分析.............................................................. 67 5.3自动调整臂的性能检测.............................................................................. 67

5.4试验方法及实测数据.................................??。..?。..??。二‘........................ 68 5.5出现间隙变化的原因分析.......................................................................... 70 第六章结论与建议................................................................................................ 71 6.1本论文的结论............................................................................................... 71 6.2进一步研究的建议...................................................................................... 72 参考文献..................................................................................................??。...??73 攻读学位期间发表的论文...................................................................................... 75 特别致谢..................................................................................................??，...??76 夕

第一章绪论 1.1问题的提出

随着我国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的急剧增加，汽车安全问题引起了 我国政府和广大民众的高度关注。

众所周知，制动器是保证汽车安全行驶的重要部件之一，而制动器的一对摩擦 副—制动盘和摩擦垫块或制动鼓与制动蹄，是制动器中的关键偶件，其摩擦磨损 性能对汽车的制动性能起着十分重要的作用川。

达安汽车质量监督检验中心是一个国家授权的汽车整车和汽车总成、零部件检 测机构。随着国家对汽车总成、零部件质量重视程度的逐步提高，汽车制动器试验 任务不但增加，急需增加制动器试验能力。经过调研得知，虽然国内外有一些制动 器试验设备，但由于此类设备属非标准设备，其试验侧重点、试验方法和控制手段 各异，无法满足企业实际需要，因此提出了自主研制重型车制动器惯性试验台架的 要求。

1.2研究意义

制动器试验台架的作用，就其本质来说是摩擦材料的试验和验证。我国的摩擦 材料试验检测设备是在引进国外设备的基础上发展起来的。目前，在用的设备中有 从日本、美国、德国进口的各种类型的试验检测设备，也有国内厂家生产的检测设 备，其试验原理、试验方法和设备技术水平都有较大的差异。

通过对国内外试验设备的研究，研制符合企业自身要求的制动器试验台架，使

其更好地模拟制动器的实际使用模式和环境条件，更真实地反映制动器性能，从而 提高制动器研发水平，提升制动技术，发展摩擦材料理论。

研制高水平制动器试验台架，还可以提高制动器测试技术，提高试验台架的设 计水平，特别对制动器产品的研发、质量控制以及整车制动性能的提高都有十分重 要的意义。

1.3相关技术概述

1.3.1制动器结构与工作原理

制动器一般分为盘式和鼓式两种形式。盘式制动器一般采用浮动钳盘式结构， 固定元件为横跨制动盘两侧的制动钳，制动钳上设有制动轮缸、活塞和摩擦垫块。 制动钳支承在前桥转向节上，摩擦垫块通过导向件悬装在制动钳上，可轴向移动。 在制动过程中，制动钳内活塞的移动，使摩擦垫块压向随车轮一起旋转的制动盘， 产生摩擦制动力矩使汽车减速直至停车。制动盘有的采用整体通风式铸铁圆盘，有 的采用两面为铸铁中间为通风间隙材料的复合式圆盘。制动钳只有内侧设有一个轮 缸，钳体为一整体铸件，制动时，轮缸活塞在制动液压作用下向外运动。推动与活 塞接触一侧的内制动衬片紧压制动盘，由于制动盘不能作轴向移功，液压进一步上 升时，制动钳体将在制动盘所受液压的反作用力作用下沿导向定位销向内移动，推 动外制动衬片紧压制动盘，此时制动盘因两面受阻而产生制动作用。

鼓式制动器工作原理基本相似。它是靠轮缸活塞推动制动蹄片与制动鼓产生摩 擦，来实现制动的。盘式制动器和鼓式制动器在结构上的最大区别在于:鼓式制动 器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其摩擦工作表面为园柱面;盘式制动器摩擦副中 的旋转元件为以端面工作的金属圆盘即制动盘。

由于盘式制动器热稳定性、水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好，可靠性 和安全性也高，因而得到广泛应用。但是盘式制动器效能低，无法完全防止尘污和 锈蚀，兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构，因而在后轮上的应用受到限制， 大部分车是采用前盘后鼓的制动系统组成。

电动汽车和混合动力汽车引入了新的制动理念。它是把制动需要消耗的能量用 于驱动发电机向蓄电池反向充电，既达到了制动的目的，又节约了能源，是一种非 常科学的制动理念。其电制动系统制动器是基于传统的制动器，也分为盘式电制动 器和鼓式电制动器。鼓式电制动器由于制动热衰减性大等缺点，将来汽车上会以盘 式电制动器为主〔210 1.3.2制动摩擦特性

汽车制动器，无论是盘式还是鼓式，其摩擦类型都属于干式滑动摩擦。制动衬 片与转动的制动鼓(盘)接触时所产生的摩擦阻力来自表面接触处因分子间的引力

所产生的“粘着”阻力和由于表面凹凸不平而产生的机械变形阻力，它们之间的关系 为:

F=F1+F2(1一1) 式中P一一摩擦力; F1—粘着阻力; F2—变形阻力;

由于衬片和盘(鼓)表面形貌的粗糙度和接触时的不均匀性，实际接触面积远 远小于名义接触面积。在外力的作用下，接触点处承受较大的应力而产生弹性或塑 性变形，表面因高压变形而受到破坏，部分材料剥落或者被挤出，造成基体间的直 接接触而产生“粘着”或“冷焊”现象，形成摩擦力。

摩擦理论研究表明:摩擦系数的大小及其稳定性，不仅与摩擦副材料的性质(物 理性质、机械及化学性质)有关，还与制动时的工况条件(制动作用力的大小、制 动初速、制动频率及制动时间等)、表面状况(摩擦表面的粗糙度及接触特性、表面 的温度状况)和制动副的结构和参数等有关。故只能在特定条件下，得出某些经验

公式，如Rhee对有机石绵摩擦垫片与铸铁制动鼓组成的摩擦副，在一定的试验条 件下，提出如下摩擦力的计算公式〔‘，:

凡=KPac`wbc`>(1-2) 式中P.一制动力; V~一制动初速; K—试验常数; t一制动时间;

a,b-.与温度有关的系数，对有机石绵摩擦衬片， a=0.8一1.25, b=一0.25一+0.25

由式(2-2)可知，制动摩擦力受多种因素的影响。对金属与有机衬片组成的

制动副，摩擦表面的温度对摩擦力的稳定性影响尤为突出，因此提高制动副材质的 热容量、导热率、耐热性，选用散热性好的结构设计，可以提高制动摩擦力。 1.3.3制动副的磨损

制动衬片与对偶件在摩擦过程中，表面的相互作用将引起表面材料的流失和转 移，即产生磨损。磨损会导致制动副的间隙增大，直至衬片或盘(鼓)不能继续使

用，由此决定制动器的寿命。从安全可靠性角度考虑，希望制动副的摩擦系数较高， 尤其是在高温下仍能保持较高的摩擦系数，即足够的制动摩擦力矩。但一般来说， 摩擦系数越高，摩擦所产生的剪切阻力越大，表层所受的剪切应力也越大，使用寿 命也越短。因此，摩擦与磨损是摩擦过程中既相关又矛盾的两个方面，不同的工况 条件和要求，侧重有所不同，但对制动摩擦副来说，需要一定的摩擦阻力但又不致 引起过大的磨损。

制动副的磨损一般有粘着磨损、磨粒磨损、热疲劳磨损和氧化磨损等几种形式。 (1)粘着磨损

由于接触的不均匀性和分散性，接触点处承受高压、高温会形成局部粘着点。 当粘着点受剪切所产生的磨擦阻力大于表面膜与基体的结合力或基体材料本身的流 动极限时，在法向和切向力的联合作用下，表面膜将破裂，材料会被挤出。剪断面 总是强度小且表面不平的表面，摩擦面的表面材料粘到另一面上而产生材料的转移。 一般是较软材料转移到较硬材料的表面。 (2)磨粒磨损

无论是摩擦衬片还是对偶件表面，在摩擦的初期，由于表面粗糙及表面温度不 高，硬质点(包括衬片材质中的高硬度填料，对偶件表面的凸峰或外界尘埃、砂粒 等)在切向力的作用下将材料表层划伤或犁出沟槽。这种磨损叫磨粒磨损。对有机 摩擦衬片的材质，其磨粒呈现卷曲状。 (3)热疲劳磨损

制动过程中由于表面接触的分散性，每经一个接触斑点就是一变形波。表面接 触处承受循环应力的作用，反复制动时将产生较大的温度梯度，受循环热应力的作 用，表面或在表层、多相的晶界面或界面处将产生裂纹，裂纹扩展至小块磨粒而剥 落。对粉末冶金摩擦衬片，材质的多孔性就是形成许多应力源，在反复热应力作用 下，易出现疲劳磨损;对于有机摩擦衬片，在填料与粘合剂或填料界面间总存在一 些粘合强度的薄弱点而成为裂纹根源。 (4)氧化磨损

制动过程中，摩擦面受高温作用，易与空气介质中的氧发生化学反应，有机衬 片高温下的热氧化，使金属表面形成氧化膜，继而破裂而产生磨损。

制动过程中出现的磨损形式随工况条件、摩擦副材质不同而易，而且在制动过 程的不同阶段呈现的磨损形式也有所不同。有机摩擦衬片与灰铸铁对偶件摩擦时， 在制动摩擦初期，表面温度不高，以磨粒磨损为主，高温时则以粘着磨损和热疲劳 磨损为主。

1.3.4制动摩擦噪声

制动时由于制动副的摩擦振动而产生噪声。制动器的振动包括摩擦材料特性引 起的摩擦振动和机械部件振动特性引起的部件振动。 (1)制动副间的摩擦振动

制动时，摩擦接触物体间的摩擦力增大，瞬间温度突然升高，接触表面会出现 局部凸起点“粘着”与“分离”‘5’。特别是高速时的强制制动，这种振动尤为剧烈。摩 擦振动与摩擦材料的硬度、表面处理、压缩弹性率、抗拉强度、气孔率、粘弹性、 摩擦系数一温度关系曲线、摩擦系数一速度关系曲线等参数有关。

摩擦振动的趋势随着表面接触压力的增加而增加，也随着摩擦材料的表面温度 的升高而加强。相对滑动速度增加时，摩擦系数也随着变化，因而出现振动噪声的 可能性也会增加。

(2)制动副的部件振动

制动器部件的摩擦振动是由于作为相对速度函数的摩擦系数变化的结果，而相 对速度又产生于制动衬片、摩擦表面(盘或鼓)和机械系统的阻尼器之间，当两摩 擦表面的相对速度增加时，若摩擦系数减少，则产生摩擦振动，引起部件的振动而 发出噪声。当接触的部件由于摩擦而发生磨损后，其间隙增大也会引起部件振动。 摩擦部件的振动也与负荷的大小有关，当负荷达到足以使蹄和鼓的结构尺寸发生变 化时，以及弹性力引起蹄和制动器瞬间脱离时，整个关联的机械系统就会产生轻微 的变形。一旦蹄和制动器脱离啮合，机械系统的弹性力就会很快使蹄和鼓恢复到原 来的状态而在两接触面产生较低频率的摩擦振动。

高频制动尖叫声和低频制动噪声是产生制动噪声的主要原因。 1.3.5制动器性能要求

国标QC/T 582-1999、QC/T239-1999对轿车以及货车、客车制动器性能 提出了明确要求。[7)0

制动器性能试验评价指标有: (1)、第一次衰退率 F,=MB' MBmi0 X100% MB, (1-3)

式中MB;一第一次衰退试验中， MBA,一第一次衰退试验电 第一次制动时的制动力矩值，N.m;

第二次至第十次制动时的制动力矩的最小 值，N.m;

该指标考核制动器在多次连续使用时制动力矩的衰变; (2)第二次衰退率

凡2(MB / P)max - (MB. / P)minFat - . . , r、100% kMB / r)MI. (1-4)

式中(MB / P)~一第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最大值; (MB / P)mi。一第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最小值;

该指标考核制动器经过第一次衰退和恢复试验后，单位管路压力的制动力矩变 (3)恢复差率

恢复试验中，最后一次制动力矩与基准制动力矩的差值，以百分数计。 R.二二竺必‘创翌And、100% (MB )r (1一5)

式中(MB )r一衰退恢复试验前，基准试验时的三次制动力矩平均值;

(MB )end一恢复试验中最后一次制动力矩值;

该指标重点考核制动器在多次连续使用，冷却后的恢复能力。 (4)速度稳定性

试验中，在额定制动管路压力下，不同制动初速度时的制动力矩差值，以百分 数计。 V,t(m-n)=

竺〔丛.、100% (1-6) Mn

式中vst(m-n)一车速m (km/h)与n (km/h)相比的速度稳定性，%

呱、风一效能试验中，在额定制动管路压力下，车速分别为m,n时的 制动力矩;

该指标考核制动器输出制动力矩的速度稳定性。

对货车、客车制动器而言，制动器性能试验判定标准: a.第一次磨合试验

达到80%接触面积的磨合次数满足表1一1要求。 表1一1磨合次数

车型 Gaz1800kg的Ni类

Gas6000掩的N2及M:类

Ga>6000kg的N2. N3及M3类 *Ga为汽车最大总重(质量),kg; 次数

b第一次效能试验

(1)制动初速度为30km/ h，制动管路压力为额定值时，制动器输出的制动 力矩应满足下式要求:

Me5MB51.3Me(1一7) 式中MB -制动力矩，N-m;

M一制动力矩额定值，N-m;

(2)制动器输出制动力矩的速度稳定性应满足下式要求:

} Vst (s0-30) 1:5 10% (1-8) } Vst (70-30) 1:520% (1-9) c第一次衰退一恢复试验

(1)第一次衰退率应满足表1-2的要求。 表1-2第一次衰退率

车型 GaZ1800kg的N;类

Gas6000kg的N:及M2类

Ga>6000kg的N2. Ns及Ms类 衰退率IFalI 540% 525%

(2)第一次恢复差率满足下式要求:

}Re}s20%(1一10)

(3)试验中及试验后，制动器应能彻底松开，不得有拖磨现象。 d第二次效能试验 与b中规定相同。 e第二次衰退试验

第二次衰退率满足下式要求:

}Fat卜60%(1一11)

同时，试验中及试验后，制动器应能彻底松开，不得有拖磨现象。 f第二次磨合试验

磨合次数为50次，不允许人工打磨。 g第三次效能试验 与b中规定相同。 h制动噪声

噪声应小于90dB (A).

i磨损量及制动器外观检查要求

做完全部规定的试验项目后，制动器应工作正常。 .制动鼓或制动盘工作表面应无刮伤。

.制动底板或制动钳应无影响制动器性能的变形。

.制动衬片(衬块)应完整、无脱层、无烧焦现象，允许有轻微裂纹。 .制动轮缸应无渗漏现象。 1.3.6制动器摩擦磨损测试体系

汽车摩擦材料从开发到批量生产，一般采用如下的测试体系: (1)、小样试验

小样试验是把所需研究的摩擦材料制成尺寸较小的试样，在相应的试样试验机 上进行试验。它的试验条件选择范围较宽，影响因素容易控制。在短时间内可以进 行较多参数和较多次数的试验，试验数据重复性较好，对比性较强，易于发现其规 律性，一般多用于摩擦材料配方研究与筛选试验。

小样试验的试验费用较低，周期短，采用比较广泛。 (2)、台架试验

台架试验是在相应的专门台架试验机上进行。它是在试样试验基础上，用优选 出来的满足摩擦磨损性能要求的材料，制成与实际结构尺寸相同或者相似的摩擦件 和对偶件，并模拟实际使用条件进行试验。目的是选择摩擦副的合理结构，校验试 验数据和在模拟实际工况条件下摩擦件的可靠性。

台架试验比小样试验更接近于实际使用条件，从而提高了试验数据的可靠性。 相比使用试验来说，台架试验容易控制试验条件，还可强化实际使用条件，缩短试 验周期，减少试验费用。‘ (3)、使用试验‘

在上述两种试验基础上，再优选出摩擦磨损性能好的材料，制成实际使用的摩 擦副，在实际使用条件下进行试验。

这种试验的真实性和可靠性好，是摩擦磨损试验最终不可缺少的环节。但是， 它需要较多的人力、物力，需要特殊的测量仪器，费用较高，周期较长，而且试验 结果由于受到多种因素的综合影响，不易进行单因素的考察，不易分析问题产生的 原因。

如果不进行前述两种类型的试验，一开始就进行使用试验，特别是对摩擦磨损 这样一个多因素复杂问题，必然难以抓住主要矛盾作分析比较，致使整个试验周期 拖长，费用加大。

因此，对汽车制动器产品而言，更强调能够控制使用条件，具有较好数据重复 性的台架试验。

1.4本论文的主要研究内容

本论文通过对国内外试验台架的研究，提出制动器惯性试验台架设计思路，完 成了试验台架的设计。

论文完成了以下几个方面的工作:

1、国内外汽车摩擦材料试验设备的分析比较; 2、汽车制动器性能要求和试验方法研究;

3、汽车制动器惯性试验台架设计思路和设计方法研究; 4、重型车制动器试验台架结构设计; 5、试验台架控制系统的总体设计;

6、试验台架试验、传动、加载、控制、测量方式的选择和实现; 7、对自动调整臂进行了试验研究。 第二章国内外制动器试验设备研究 2.1国内外制动器试验设备的分析比较

国外汽车摩擦材料的研究己经开展得比较广泛。目前国内研究汽车摩擦材料的 进口试验设备大致可分3类:第1类是日本SHINKO工程公司制造的FAST机 (FAST是FRICTION ASSESSMENT SCREENING TEST的缩写，即摩擦材料

评定筛选试验);第2类是美国福特汽车公司研制的FAST机和美国LINK公司制造 的CHASE摩擦试验机;第3类是德国ATE-TEVES与ERICH.KRAUSS研制的 Krauss试验机。国产试验设备有武汉材料保护研究所开发的MD240定速试验机 和吉林大学机电设备研究所研制JF 150D等。下面就最典型的几种试验设备及其试 验方法作简要分析。 2.1.1定速摩擦试验机

HP-S定速摩擦试验机最早由日本人采用，它是通过测出一定压力、速度下连 续制动时，摩擦材料的摩擦系数和磨损率随温度变化的情况，从而判断摩擦材料性 能的试验设备。其特点是采用盘一块式摩擦副，定速滑磨。

如图2-1所示。定速摩擦试验机是由电机通过三角带、锥形齿轮带动主轴上的 摩擦盘以一定速度(790rpm)转动的。试样(25mmx25mm)安装在上支撑臂

中，并通过加载杠杆系统向摩擦盘施加一定负荷。摩擦面温度由热电偶测量，加热 装置置于摩擦盘下。摩擦力矩由弹簧系统的测力杆和转鼓记录。

该机结构简单，操作方便。它以测试摩擦材料性能为目的，已作为我国评定衬 片材质和摩擦性能的标准样机之一。国产的MD-240定速摩擦试验机工作原理与 之相同，但杠杆加载系统改为液压加载。 图2-1定速摩擦试验机

1、皮带轮:2、转轴;3、轴冷却水喷嘴;4、冷却水喷嘴(微调)5、冷却水喷嘴(粗调)6、辅助加热 装置;7、试片:8.摩擦盘;9、试片支撑臂;10、加压轴:11,摩擦力测定用弹黄:12、链轮:13. 杠杆水平调整装置;14、载荷用杠杆;15、杠杆水平指示器;16,硅码;17,摩擦力记录滚简; 18、油缓冲器

2.1.2 FAST摩擦试验机

FAST (FRICTION ASSESSMENT SCREENING TEST的缩写)摩擦试验机

是美国福特汽车公司研制的专门评价制动衬片和离合器摩擦面片的摩擦磨损性能的 试验机。其主要试验方法是恒摩擦力试验。当摩擦系数因热衰退导致摩擦力衰退时， 通过提高试验压力的办法保持恒定摩擦力，这与制动衬片在行车制动中的工作状态 —加大制动踏板力提高制动系统管路压力相似，因此有较好的模拟性。如图2-2 所示。

FAST试验机的主要功能是:研究测定摩擦系数与温度、压力的关系，增加某 些附件后，也可用于研究与速度的关系;还可以用于研究静摩擦、衰退特性、尖叫 界限、残余拖磨等。

FAST试验机的最突出的优点是具有恒摩擦力功能，试验机上的特殊装置会在 摩擦系数改变时，自动调整正压力，使摩擦力维持在设定水平上。这一试验方式用 于评定材料的磨损比定速机要优越得多。另外，FAST试验机负荷可达3.1 MPa, 比定速机大很多，可以用于摩擦材料的强化试验。

图2-2 FAST摩擦试验机外形 2.1.3 Chase摩擦试验机

Chase摩擦试验机由美国LINK公司制造，1958年由美国汽车工业工程师协 会(SAE)作为制动衬片质量控制的测量设备，目前应用比较广泛。 图2-3 Chase摩擦试验机

1、负荷传感器;2、气压记录仪;3、压力调节器一过滤器一计量表;4、电磁气阀: 5、汽缸;6,周期继电器;7、鼓的辅助加热器

其结构原理如图2-3所示。调速电机带动一端装有试验制动鼓的主轴旋转，试 样(25. 4mmx25. 4mm)安装在可施加负荷的杠杆一端的夹具中。通过调节气

压和垂直加载，经伺服阀控制下压力。测力杠杆经压力传感器，输出摩擦力信号。 同时向系统反馈施加压力的大小，来实现恒摩擦力(功)输出。气缸和电磁阀的作 用是控制加载杆的升降，便于更换试样。试验制动鼓的外园设有一加热装置，用调 压器和空冷方式来保持一定的温升条件。鼓上装有三对不同深度的热电偶，可测量 不同深度方向的摩擦温度。

该方法与前两种试验方法不同之处在于该机采用的是输入恒摩擦力(功)的试 验方法，通过压力的调节来保持一定的摩擦力，正压力的变化情况也就反映衬片摩 擦性能的变化，因此也是评定制动衬片质量一种快捷方法，得到较广泛的认可。而 且，随着计算机的广泛应用，其试验程序，包括试验参数的选择、程序的执行和处 理，测试结果的分析和数据的记录等，均可用微机来控制。

与前两种试验机不同之处在于Chase试验机更趋向于鼓式制动副，而前两种试 验机趋向离合器片和盘片式制动副。同时，Chase试验机也具有恒摩擦力(功)输 出功能。

2.1.4惯性摩擦试验机

MM 1000惯性摩擦试验机是在原苏联JO1,J02试验机的基础上改进研制的， 国内己经定型。该试验机是一种模拟短时反复制动时的惯性摩擦试验机，基本能满 足干式摩擦试验多方面的要求，增加辅助装置后可用于湿式摩擦试验要求。 国产MM-1000摩擦试验机(如图2-4)，由调速电机(0-10000 rpm)通

过平皮带带动主轴1旋转，经离合器与一端装有环形试样的主轴相联接或脱离。试 样安装在固定于加载气缸轴的一端。

主轴1的一端可更换不同的转动惯量盘，转速可通过整流子电机无极变速，载 荷可通过气缸的不同气压来调节。装在气缸主轴端的等强度杆可测量制动摩擦力矩。 摩擦温度则可用装在固定件上的热电偶来测量。该机可在不同转动惯量下，对不同 制动速度、制动压力、制动频率、制动时间、制动间隔时间等参数条件下制动衬片 材质、摩擦力矩、制动温度及衬片磨损量的变化特性进行评定，并模拟汽车摩擦制 动副的工况条件，在干摩擦条件下，评定衬片材质的摩擦性能:也可在有润滑的条 件下，评定湿式制动材料的摩擦性能。

制动时间、制动压力、次数及频率以及相应的摩擦力矩和温度等均可通过二次 仪表自动记录和调节。

这种试验机适用于压力及速度变化范围较大的摩擦制动装置，对不同的摩擦状 态，模拟工况条件有一定的实际意义，但不适宜用在低速度和小压力的场合，因其 试样小，散热大，又无加热装置，难以达到所需的摩擦温度。 图2- 1、主轴;2、飞轮组;

4 MM-1000摩擦试验机结构原理图 7、摩擦材料(环行试样):

、4支承架:5、电磁离合器;6、金属对偶(环行试样); 8、汽缸:9、平皮带;10、机架:11、调速电机

2.1.5多用途摩擦试验机

我国自行研制的MD-79型多用途摩擦试验机是在定速试验机上，增加摩擦温 度的自动控制装置，并将原来的固定转速电机改为调速电机，除可变速外还在加载 系统增设附加油缸及压力控制系统，可进行定摩擦力的试验和模拟断续式的试验程 序。

为了达到恒定摩擦力(功)的目的，在一定的试验时间和摩擦速度下，主要是 通过调节正压力的大小来保持摩擦系数不变。该机所采用的机械一液压定摩擦力控 制系统原理如图2-5所示。

图2-5 MD-79多用途摩擦试验机

、摩擦盘;2、衬片试样;3、加载横梁:4、拉杆;5、拨叉;6.测力弹簧7、加载杠杆; 8、控制阀:9、油缸;10、节流阀;11、压力传感器;12,溢流阀;13、叶片泵;14、电机 定量油泵13和溢流阀12组成恒液压油源，液压油经减压阀10到控制阀8(行 程节流阀)流入油缸9，对加载杠杆施加载荷，作用于试验衬片上，其摩擦力矩由 拉力弹簧6保持平衡。

当摩擦系数增大时，平衡弹簧被拉长，使拨叉杆带动控制阀芯杆向右移动，节 流口间隙变小，输出油压多降低，作用正压力减少。而摩擦系数减少时，由于平衡 拉力弹簧压缩作用，使拨叉杆带动控制阀的芯杆向左移动，节流间隙变大，则输出 油压增高，作用正压力增大，以此调节正压力值保持摩擦力的恒定。

在定速摩擦试验机上附设该系统，既保持了原定速摩擦试验机的特点和试验规 范，又可作定功摩擦试验，能快速且灵敏地测定材料的摩擦系数随温度变化的关系 和比较衬片材料的耐磨性。 2.1.6 Krauss摩擦试验机

Krauss摩擦试验机是由德国ATE-TEVES与ERICH.KRAUSS研制，故称 Krauss试验机。它依据盘式制动副力矩与压力成正比的特性来确定试验原理，具 有优良的模拟性和数据重现性，试验简单快捷，经济可靠，是摩擦材料试验的权威 性试验设备。

Krauss摩擦试验机的结构简图如图2-6所示。

它是由电机(29kW)经离合器与齿轮箱输入轴相接，而齿轮箱的输出轴端直 接安装制动盘和原配卡轴，气动一液压加载系统用压力传感器测量;自动记录仪记 录制动力矩，并采用热电偶测温装置和强风冷却系统等。

应该说，定速试验机、FAST试验机、Chase试验机和MM 1000试验机都是 小样试验机，无法实现制动器实物的检测。因此，由于摩擦副形式、工况的模拟性 等方面与实际应用状态的差异性，决定了试验结果的局限性。而Krauss摩擦试验 机则克服了上述因小样试验导致的不足，能够以制动器为对象进行试验，在摩擦材 料的测试中具有重要意义。

制动器惯性试验台架是目前最权威的制动器性能试验设备，在下面的章节中将 详细介绍。

2.2国内外制动器性能试验方法对比分析

试验机不同，所采用试验方法也不相同。下面分析几种典型试验机所采用的试 验方法和评价规范:

2.2.1日本JIS D4411/JIS D4311试验标准

JIS D4411 /JIS D4311是日本汽车工业标准，主要用于汽车制动衬片和离合

器衬片摩擦性能评价〔71。试验设备为定速摩擦试验机，主要通过测试一定压力、速 度下连续制动时，材料摩擦系数和磨损率随温度变化的情况来判断材料摩擦性能。 试验条件:

(1)试验温度的允许变差范围为士10'C o

(2)摩擦盘转速恒定在480土l Or/min，试件摩擦中心与转轴中心距为

150mmo

(3)试件压力为0.98MPa(制动衬片)。

(4)摩擦方向与衬片实际工作方向尽可能一致。 (5)从同一衬片上取两个试片。

(6)试片尺寸为25mmX25mm，允许偏差一0.2 ^-Omm; 试件厚度为5 - 7mm，两试片厚度允许偏差0.2mm; 若衬片厚度小于5mm，则按衬片实际厚度。 试验程序:

(1)试片在100℃以下磨合至接触面积达95%。常温下千分尺测4个角与中 心厚度，标记5点并记录。

(2)在试验温度100℃时，按规定条件测圆盘旋转5000转期间的摩擦系数 及摩擦后试片厚度;

(3)同样方法在各规定温度，如1500C, 2000C, 2500C, 300'C, 3500C, 进行试验并记录;

(4)各类制品最高温度按标准进行;

(5)从最高试验温度起每降50℃时，测圆盘1500转期间摩擦力，直至1000C o 根据记录，计算摩擦系数和各试验温度时的磨损率。 2.2.2美国SAE J661试验程序与规范

SAE J661是SAE推荐标准，主要用于鼓式制动副试验，具有恒摩擦力(功) 输出功能。SAE J661推荐的设备为Chase试验机。 试验程序‘8见表2-1。

表2-1 SEA J661的试验程序

┌─┬────────┬──┬────┬────────┬──┬─────────────┐

│序│项目 │压力│速度 │温度(℃) │时间│载荷 │

│号│ │ (P│(rpm) ├──┬──┬──┤min ├──┬─┬──┬──┬──┤

│ │ │a) │ │开 │终 │试验│ │力口│卸│次 │加热│鼓 │

│ │ │ │ │始 │止 │中 │ │载 │载│数 │器 │风 │

├─┼────────┼──┼──┬─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│1 │试样准备* │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│2 │第一次磨合** │100 │312 │15│ │ │137 │20 │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│3 │测量试样厚度及重│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ │量 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│4 │第二次磨合 │50 │208 │10│ │ │ │5 │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│5 │第一次计量磨损量│150 │0 │ │ │ │137 │ │10 │20│20 │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│6 │基准线试验 │150 │417 │20│200 │ │137 │ │连 │续│ │开动│切断│

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│7 │第一次衰退试验 │150 │417 │20│200 │550 │ │10 │ │10│ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│8 │第一次恢复试验 │150 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│9 │第二次计量磨损量│150 │ │ │ │ │137 │ │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│10│磨损试验 │150 │417 │20│400 │ │337 │20 │20 │10│100 │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│11│第三次计量磨损量│150 │0 │ │ │ │137 │ │ │ │ │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│12│第二次衰退试验 │150 │417 │20│200 │ │587 │10 │连 │续│ │开动│ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│13│第二次恢复试验 │ │ │ │600 │ │137 │ │ │10│每 │ │切断│

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │100 │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│14│基准线试验 │ │ │ │200 │ │137 │10 │10 │20│20 │ │ │

├─┼────────┼──┼──┼─┼──┼──┼──┼──┼──┼─┼──┼──┼──┤

│15│最后磨损量计算 │150 │0 │ │ │ │137 │ │ │ │ │ │ │

└─┴────────┴──┴──┴─┴──┴──┴──┴──┴──┴─┴──┴──┴──┘

*一试样3件25.4mmX25.4mm，弧与鼓内表面重合，表面用砂纸磨光，CCI4清洗。 **一磨合接触面积达95%以上。

SAE J661己升级为国际标准一IS07881，我国于1997年等效采用，标准 号为GB/T17469-19980

IS07881与SAE J661有比较大的差异，主要表现在:

(1) IS07881把试验分为热A级和热B级。而热B级试验正压力达 3000kPa,温度高达400 0C , r匕SAE J661高得多; (2)不考核磨损;

(3)升降温曲线有更严格的限制，加热功率更大，升温更快;

(4)对操作细节规定得不如SAE J661详细，使操作随意性增大，增加了试 验数据的比较困难。

与定速试验机试验方法比较:

表2-2试验条件比较 试验规范 试样数及尺寸 试验总面积 对偶转动体 加压载荷 试验比压 测温区间 鼓(盘)转速 摩擦线速度

Chase摩擦试验机 SAE J661

一块25.4mmx25.4mm 6.45Cm2 试验鼓

600N (67.3kgf) l 0kg/ Cm2 931C-3431C 411r/min 21.6km/h

定速摩擦试验机 GB/5763-98

两块25mmx25mm 12.5Cm2 平面摩擦盘 120kgf l 0kg/ Cm2 100 C ^-350 C 400-500r/min 22.6^-28.31am/h 表2-3

试验程序比较

Chase摩擦试验机 操作步骤试验温度 1.磨合:不超过93C

2.第一次基线试验82^-93C 3.第一次衰退试验93 ^-288 C 4.第一次恢复试验260^-93C 5.磨损试验100次193-2161C 6.第二次衰退试验‘93-3431C 7.第二次恢复试验316-931C 8.第二次基线试验82-93'C

9.试验数据:正常和热摩擦系数及重量与厚度磨损率% 定速摩擦试验机 1.磨合100^-1050

2.升温试验在loo *c、1500. 200'C、2501C、 300'c、350℃下测定摩擦系数及磨损率. 3.降温试验，测定300'C、250'C、2001C、 1500C, 1000C、各档温度下摩擦系数。

4.试验数据:100^-350'C摩擦系数及磨损率%。

SAEJ661试验程序与规范，由于热摩擦系数pH是取10个温度点上摩擦系数 的平均值，这会导致一、两个高温点上的热衰退现象可能被平均值所掩盖，变得不 那么明显。另外，试样在343℃温度点上热衰退表现不如定速摩擦试验机上试样在 350℃温度点时摩擦系数热衰退那么明显。这是由于试样从316℃升温到343℃所 经历的时间较短，而且温升达到343℃时很快就结束了第二次衰退试验，试样在 343℃高温下受热时间很短，热衰退未能充分体现。而试样在定速摩擦机上测试时， 从300℃升到350℃的试验程序需经历摩擦盘5000转，在温度350℃时要经历 3500转的时间，试样在350℃下受热时间长，鼓热衰退表现比在Chase机试验更 明显。

2.2.3德国大众VW-PV3212标准

Krauss试验方法采用Krauss试验机，专为解决盘式制动器摩擦衬片的摩擦 衬片性能测试问题研制，具有优良的模拟性和数据重现性，试验简捷快速，经济可 靠〔9]。基本试验内容为:

将完全尺寸与配置的制动器和对偶件装于Krauss试验机上。 转速n(定速):660士l Or/min 相当于车速:?5- 120km/h

制动管路压力P(恒定):(2-25) X105Pa 可获摩擦面比压:100n/Cm2 制动时间:5s 释放时间:los

每一循环制动次数:10次 循环数:10个循环 制动次数总和:100次

表2-4 Krauss机典型试验过程

程序说明制动次数起始温度下限温度上限温度冷却恒压力/恒力矩 基准1 X30 100 C 100C 300C开恒压力

冷值1X10 250C 1000C 8000C关恒压力 主部衰退5X 10 1000C 1000C 800'C关恒压力

恢复1 X 10 1000C 1000C 8001C关恒压力 试验程序:

①制动衬片磨合:第1至3循环为磨合循环，此过程进行风冷，温度不允许超 过300 0C，每个循环之间，制动盘要空转冷却到100℃f

②试验:第4个循环开始的盘温要小于50℃，第4至第9循环不冷却，第10

个循环有冷却，各个循环之间，盘空转，冷却到1100C。每一次制动制动力矩和温 度变化情况都要记录下来。

③称重和测量:试验前和后，要对制动衬片称重，且按标准规定的位置测量。 ①评价:求出11m, Pmax\和JIF，其中:

工作摩擦系数um-第3. 5-10循环的第一次制动测量，且为制动过程持续 1分钟之后测量出一个点的摩擦系数; 最大摩擦系数 最小摩擦系数

3-10循环中所有次制动中最大摩擦系数; umin- K-第4

第3-10循环中所有次制动中最小摩擦系数; 冷摩擦系数u

个循环中的第一次制动连续1分钟之后所测得的摩擦系 数，用于评价对低温的敏感性(可能uK

衰退摩擦系数up--u~点往往出现在高温之后，这种情况称为衰退，在这种 情况下，uF=umin ⑤测评结果评估:

Pm, umin, Amax必须出在给定的范围内。

综合分析可见，Krauss方法采用实物试件，模拟性比其他试验机好。采用循 环制动方式，考虑摩擦材料随温度升降过程中摩擦系数数值的变化，实质已包含了 衰退一恢复的过程，因此测试结果更实用。

2.2.4国标QC/T 479-1999货车、客车制动器台架试验方法 国标QC/T479-1999\规定的试验项目有: (1)、制动器效能试验;

(2)、制动器热衰退恢复试验; (3)、制动器噪声测定;

(4)、制动衬片/衬块磨损试验; 试验报告见表2-5 表2-5试验报告表

┌──┬──────────────┬────────────────┬────┐ │序号│试验项目 │性能要求 │试验结果│ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤ │1 │第一次磨合试验 │达到80%的接触面积时次数: │ │

│ │ │按车型而定(200或S00次) │ │ ├──┼────────┬─────┼────────────────┼────┤ │2 │第一次效能试验 │V=30km/ h │Me5MB51.3Me │ │

│ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=50km/h │ │ │

│ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=80%Vmax │ │ │

├──┼────────┴─────┼─┬──────┬───────┼────┤ │3 │速度稳定性 │口│}Vst (50-30)│510% │ │ │ │ ├─┼──────┼───────┼────┤ │ │ │口│Vstc70-30i │s20% │ │ ├──┼────────┬─────┼─┴──────┴───────┼────┤ │4 │第一次衰退恢复试│衰退率 │按车型(}Fal}s25%或40%) │ │ │ │验 ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │恢复差率 │!Re!520% │ │ ├──┼────────┼─────┼────────────────┼────┤ │5 │第二次效能试验 │V=30km/h │Me5MB513Me │ │

│ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=50km/h │ │ │

│ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=80%Vmax │ │ │

├──┼────────┴─────┼────────┬───────┼────┤ │6 │速度稳定性 │}Vat <50-30> 1 │}s 10% │ │ │ │ ├────────┼───────┼────┤ │ │ │}Vst (70-30)} │}520% │ │ ├──┼──────────────┼────────┴───────┼────┤ │7 │第二次衰退试验 │{Fat}s60% │ │ ├──┼────────┬─────┼────────────────┼────┤ │8 │第三次效能试验 │V=30kmLh │McSMes 1.3Me │ │

│ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=50km/ h │ │ │ │ │ ├─────┼────────────────┼────┤ │ │ │V=80%Vmax │ │ │

├──┼────────┴─────┼─┬──────┬───────┼────┤ │9 │速度稳定性 │口│}Vat (50-30)│510% │ │ │ │ ├─┼──────┼───────┼────┤ │ │ │口│}Vat (70-30)│520% │ │ ├──┼──────────────┼─┴──────┴───────┼────┤ │10 │噪声 │:590d8 (A) │ │ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤ │11 │磨损量 │ │ │ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤ │12 │制动鼓(盘)工作表面 │无刮伤痕迹 │ │ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤ │ │制动底板(卡钳) │没有影响制动性能的变形 │ │ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤

│ │制动衬片 │完整无损、不脱层、无严重裂纹、无│ │ │ │ │烧焦 │ │ ├──┼──────────────┼────────────────┼────┤ │ │轮缸 │不准有渗油现象 │ │ └──┴──────────────┴────────────────┴────┘ 根据上述试验设备以及试验方法的分析比较，可以得出以下基本结论:

1,摩擦材料试验设备大致可以分成三类:第一类是以摩擦材料小样为试验对象; 比如定速摩擦机、FAST摩擦试验机、Chase摩擦试验机、多用途摩擦试验机等; 第二类是以制动器总成(试件)为试验对象;比如Krauss摩擦试验机、惯性试验 台架等:第三类以整车制动系统为试验对象;比如整车下线检查使用的滚筒式制动 试验台、平板式制动试验台(此类设备比较常见，文中省略);

2、试验目的主要是测试摩擦材料或制动器的摩擦系数、热衰退恢复性能、磨损 量、噪声等指标;

3、试验方法主要有恒压力、恒摩擦力(功)等方式; 4、加载方式有机械模拟和电模拟等方式;

5、试验的测量和控制采用了计算机等手段，能够适应不同标准，并按照不同试 验规范自动控制试验程序，能够自动测量、记录和生成试验报告等: 2.3制动器试验设备组成

通过对试验设备的分析可知，制动器试验设备一般由试验、传动、加载、控制、 测量等5部分组成。 (1)、试验系统

这一部分是试验台最基本的部分。 (2)、传动系统

传动部分由电机和传动系统组成，使制动器的对偶件具有适当的速度(转速) 和足够的力矩。

(3)、加载系统

为试验部分提供所需的压力、制动管路压力等。加载方式可以是液压、气动等 方式。

(4)、控制系统

一般由电控系统组成，实现按一定程序控制试验台架完成预定目的的试验。具 体包括转速控制、加载控制、测量控制、试验条件控制(如冷却、加热等)和数据 采集控制等。

(5)、测量系统

实现对转速、压力、温度、摩擦力矩等的测量。通过测量，进而计算出摩擦系 数等。

第三章制动器惯性试验台架研究 3.1汽车制动过程简化模型 图3-1汽车制动过程

总重量为W的汽车，以速度Vo在水平路面上行驶，此时开始制动，使车速由 Vo下降到Vi，如图3-1所示，则车辆的动能变化量可表示为〔，‘l: EA二Ed+E, ___.__ z__2x，__2__z. mt v-一v, I I_tw。一w,， _、Ul尹.“、甘t尹 二二一，.一 2 2 (3一1)

厂2 1800

(no，一n,2 )(mr2+lo)

式中EA—制动过程车辆动能变化量，J; Ed—车辆直动动能变化量，J Ec—旋转零件动能变化量，J;

VoI Vi—车辆制动初始和结束时的车速，m/s;

no., ni—车辆制动初始和结束时的车轮的转速，r/min; 。。，(A)1—车辆制动初始和结束时的车轮的角速度，rad/s; 9—重力加速度，m/s2; r—车轮滚动半径，m;

la—换算到制动轴上的等效转动惯量，kg. m2; m—车辆的总质量，kg-

为了简化计算，设汽车质量为m，以速度为U行驶的汽车制动停止，忽略道路、 空气等的阻力，制动器通过制动衬片与制动盘的摩擦，将车辆的动能转化为摩擦功， 并使车辆停止，则式3-1简化为〔ill Wf二EA二Ed + E, (3-2) 万，、’ 1800

(、殊轮z(mgr+I',)

式中W卜一~制动器摩擦功; m一汽车质量; r~车轮滚动半径; n一车轮转速。

Ia—换算到制动轴上的等效转动惯量;

这些能量最终变成热量作用于制动盘/鼓和制动衬片上。 3.2制动器惯性试验台架设计思路

惯性试验台架的设计思路是利用惯性飞轮旋转的惯量来模拟汽车实际制动时的 能量变化。

图3-2惯性试验台架制动过程 1一制动盘2一制动器3一飞轮

如图3-2所示，旋转质量的动能可表示为: 二=告。二zI}to}一7r21800 I飞.n飞z (3-3)

式中W(a—惯性飞轮储存动能; I一、—惯性飞轮惯量;

。飞—惯性飞轮转动角速度:

n飞—惯性飞轮转速，与车轮转速相同。

如用旋转的动能等效模拟汽车行驶动能，则有:Wr =W to (m’、轮z(m-r.·to) =儡、·、 七卜一n︸ 么︸一O 之J一00 n}=n,

则人=、、轮，+几(3-4) 式中I一惯性飞轮惯量，kg.m2;

m一汽车质量，kg;

r车一车轮滚动半径，m;

la—换算到制动轴上的等效转动惯量，kg.m2;

由此可知，飞轮转动惯量与汽车质量、车轮半径以及换算到制动轴上的等效转 动惯量相关。

根据制动器布置位置的不同，承担的惯性载荷也有区别。根据QC/T 479-1999 规定，对于两轴车(含双后轴的三轴车): IF= )r2

、(Gp + 7%Go )二 坛.m z (3-5) 一刀 刀一+. ‘一兴 I+P )r2

x(Ga + 7%Go ) kg.mz (3-6)

如为双后轴的三轴车，后制动器应承担的惯量: ,DR一喜IR 艺 (3一7)

式中IF、 IR编—分别为前、后制动器和双后轴的三轴车后制动器应承受 的转动惯量，kg.m2

刀—前后轴制动力比，对于三轴车，两后轴制动力之和作为后轴制动力; 吼—汽车空载总质量，kg; GQ—汽车满载总质量，kg; r—车轮滚动半径，m; 对于三轴铰接式客车:

、=(渭2 )A1 + fl2 + A1 fl2·(Ga + 7%Go )r 2 k2‘一 、·(不162( A +,02 + i'1 A )X(Ga + 7%Go )r2 k2‘一 、·(佘丽 )A +,62+ A,62·(Go +7%Go)r2 2 k .m2 (3-8) (3-9) (3-10)

式中IM—中轴制动器应承受的转动惯量; fil—前、中轴制动力比; A—前、后轴制动力比。

惯量的模拟一般比较普遍使用机械模拟的办法来实现，也就是制动器制动过程 的摩擦功全部来自惯性飞轮储存的动能，但也有使用电模拟或者机电混合模拟办法。 电模拟试验台架是以电机输出的能量为主，机械飞轮能量只作为稳速和补偿电机特 性的不足;机电混合模拟是大部分使用飞轮储存能量，而另一部分使用电机以力矩 方式输出的功;一般来说，机械惯量是一个不变的量，试验结果更可靠真实〔131。电 模拟方式的台架相对来讲更难控制，可靠性、稳定性比较差，价格昂贵，但台架尺 寸小、重量轻，试验灵活是它的优点。

鉴于以上特点，本论文使用机械模拟的办法。

3.3制动器惯性试验台架设计方法

如图3-2所示。制动器惯性试验台架由机座、电机、测试滑台、惯性轮系统、 应急制动器、制动管路压力控制系统等部分组成。

电机通过传动系统向惯性飞轮提供转动惯量，同时带动制动鼓或者制动盘旋转， 加载系统(制动管路压力控制系统)向制动蹄或制动钳提供压力，对制动鼓或制动 盘实施制动。整个过程由相关设备提供控制和测量，完成对制动器的全部试验。 i.性轮寻统测试淆台 /厂一 滑台座 厂—

/厂I一了儿 匀湘.1 撇下;\\衡 口}口 口’口口

图3-2制动器惯性试验台架结构示意图

制动器试验台架的设计主要有以下几个关键部分: 1惯量的确定与组合

试验台架的惯量范围按照其所测试车型的制动器惯量来确定。一般按最小车型 制动器确定试验台架惯量jmin，按最大车型制动器确定惯量Imaxo ( 1)按被试车型范围计算最小最大惯量

己经被试最小和最大车型的车轮载荷和轮胎半径，按汽车理论确定的台架计算 惯量ii o ii-in=

(Gal+7%Gol )r2 2 匆.mZ 一刀 刀一+. kg. m2 一刀 刀一七 毛max二 (Gp+7%Go )r' 2

式中如in,l max-被试车型确定的台架最小惯量和最大惯量; 刀—前后轴制动力比;

Goi—被试最小车型空车总重，kg; Gal一一被试最小车型满载总重，kg; G一被试最大车型空车总重，kg; Ga-一一被试最大车型满载总重，kg; r仑胎滚动半径，m;

(2)确定台架惯量Imin,Imax

台架最小惯量Io应小于等于计算的最小惯量寿min，最大惯量Imax大于等于Ijmaxo 为了保证台架具有一定的性能储备，一般取: Imin=Io50.8Ijm*并加以园整 Im. -1.21jm=并加以园整 (3)确定惯性级差41

惯量级差是台架组合所能得到的最小惯性增减量。按照常用台架试验标准惯量 误差‘土5%的规定，AI s0.04Im;n，并加以园整。 (4)惯量的组合

台架的惯量Imax为基础惯量Io和可选惯量Ii之和，即: I~二艺式 (3-11)

在保证级差的前提下，飞轮的数量和惯量值有下述三种组合法: a等差级数法

等差级数法就是用最大惯量减去基本惯量之后，用级差去除，得到飞轮片数: 。=Im\ 01 (3-12)

每片飞轮惯量Ii=dl

这种方法的缺点是飞轮片数太多。 b等比级数法

等比级数法就是在基础惯量的基础上，每片飞轮的惯量按等比级数方式增长。 比如:

II =2 kg. m2 I2=4 kg. m2 13= 8 kg. m2 14=16匆.m2 Is=32 kg. m2 16 =64匆.m2 17=128 kg. m2 18 =256 kg. m2

与等差级数法相比，等比级数法确定的飞轮片数少得多。 C等差等比混合配置法:

等差等比混合配置法就是在同一台架的惯量飞轮中，同时采用等差、等比级数 法确定飞轮惯量。 比如，Il =1 kg. m2 12 =2 kg. m2 I3= 4 kg. m2 la=8 kg. m2 Is=16匆.m2 2主电机的选择

经研究，惯性试验台架主电机的选择与调速方式、主轴转速、拖磨力矩和飞轮 升速时间等相关。 (1)调速方式选择

调速方式主要有交流电机变频调速和直流电机整流调速两种方式。

目前的机械模拟式惯性试验台架几乎都采用直流调速，直流调速与交流变频调 速相比有如下优点〔’‘，:

—在较大功率(100-300kw)时，直流调速价格较低; —直流调速可获得20r/min以下的低转速; —允许阻转;

—合理选择电机基速，可同时满足台架低速大拖磨力矩和高速的要求。

就直流调速控制单元而言，有模拟式和数字式，有弱磁或无弱磁，可逆或不可 逆等多种方式。

在价格允许的情况下，尽可能选择数字式有弱磁和可逆调速系统，可使试验台

架功能得以充分发挥。

C2)主电机功率、转速等的确定

根据要求的最大连续拖磨力矩、主轴最高转速和升速时间要求选择合适的电机， 在保证同时满足上述要求的前提下，确定电机的功率和转速。 a主轴最高转速:

依据试验台架要执行的试验标准，主轴转速按下式求出: n=2.65

犷 (3一13)

式中一车速，一般按可能的最高值确定，km/h; 一轮胎滚动半径，m;

n一一试验台架主轴转速，r/ min. o b主电机功率确定:

按试验台架所能测试的最大车型，依据QC/T 479-1999货车、客车制动器台 架试验方法来确定试验台架主轴功率。由于按效能试验、衰退试验和第二次衰退试 验计算试验台架主轴功率时，衰退试验规定的制动周期要求的飞轮起动升速功率最 大，应作为试验台架驱动电机功率确定的依据，而对应衰退试验所需的最高转速应 作为选择电机基速的依据。

P=3.6$x10-'Im}n二ax(3-14) 式中Imax---台架最大转动惯量，kg.m2; nm~台架主轴最高转速，r/ min o 3整机结构和安装方式

经过调研，目前常见的代表性试验台架结构有两种，一种是以申克公司台架为 代表的纵梁式机座结构，如图3-3所示。另一种是以Krauss公司台架为代表的箱 式机座结构，如图3-4所示。

图3-3纵梁式机座结构台架，气弹簧安装 图3-4箱式机座结构台架混凝土基础安装

纵梁式结构机座刚度好，主轴中心低，适应于大型台架。

箱式机座主轴中心较高，箱体下部可以安装其他部件，结构较为紧凑，适应于 小型台架。

就安装方式而言，一般有两种方式:一是混凝土基础，螺栓固定安装:另一种 是气弹簧浮动安装。前者安装费用较高，不便于迁移，但刚度、精度的保持性好。 第二种是近几年采用的台架安装方式，整机支承在若干个气弹簧上，制动试验时， 整机有轻微晃动。这种方式不需要基础，只要地面平整坚实即可。由于没有大刚度 混凝土基础支承固定，要求机座自身有足够的刚度和良好的精确性。 4滑台结构和锁紧方式

滑台可前后移动，其作用是固定被测制动器，设有扭矩测量装置的机构。Krauss 试验机的滑台是典型的小型台架滑台结构。如图3-5所示。其锁紧固定有两种方式: 一种是螺栓垂直锁紧固定，适应于小型台架;第二种是V型板侧向锁紧固定，如图 3-6所示，适应于较大制动力矩的试验台架。

图3-6大型台架滑台典型结构

1一自动移动装置2-嫉形弹簧锁紧机构

大型试验台架的滑台一般都设计有自动移动装置，滑台的锁紧以蝶型弹簧锁紧 最为常见。

典型的蝶簧锁紧机构如图3-7所示，是一个油缸和具有一组蝶簧垫片的螺栓锁 紧机构。安装时，人工将螺母旋紧，总的锁紧力大于滑台的侧翻力。当向油缸加压， 蝶簧被进一步压缩，螺栓头部与导轨梯形槽处产生间隙，锁紧力消失，即可移动滑

艺, os} 口0

图3-7蝶型锁紧机构

1一导轨2-锁紧块3一底板4-蝶簧5一活塞6-缸体 7_密封圈8一锁紧螺母9-拉杆 S冷却、制冷与除尘

为了模拟汽车行驶风速对制动器的冷却，也是为了加快试验件降温速度以缩短 试验时间，惯性试验台架一般都设计有风冷却系统。 常用的风冷却系统一般有开式和闭式两种。

所谓开式风冷系统，如图3-8所示，设计有可调鼓风机，保证风嘴风速最高可 达30m/s，风嘴面积应保证冷却效果。为了保证试验仓为负压，灰尘不至于外泄， 引风量应略大于鼓风量10%左右。除尘器的作用是过滤制动粉尘，防止污染环境。 根据引风量选择过滤器，以过滤风速不高于2 m/min为宜。 图3-8开式风冷系统

闭式风冷系统，如图3-9所示，整个被试制动器在一封闭的风道内，冷却风循 环运行，回路中的加热和制冷装置可控制冷却风温度。循环中部分新鲜空气被引入， 而等量的含尘空气经过滤器排出室外。这种系统的特点是被试制动器冷却充分，控 温准确，节约能源。但系统比较复杂，被试制动器的安装和检查都不太方便。 图3-9闭式风冷系统

1一试件2一风机3一电机4一加热冷却管

惯性试验台架的制冷有两种不同目的，一种是模拟寒冷气候条件下制动器性

能，有时温度要求达到一40 C。更多的情况是为了加速被试制动器的冷却速度，以节 约试验时间，这时要求冷却风出口温度在8} 10 0C左右。由于空气中含有水蒸汽， 直接将30 C'的空气冷却到8C，单级冷却办不到。其原因是由于凝结在冷凝器上的 水会结冰，所以一般用二级制冷方式。第一级除水降温，第二级再降到所需的温度。 35 6应急制动器

惯性试验台架由于惯性大，自由停车需要很长时间，尤其在紧急状态下要尽快 停止主轴转动，就必须安装应急制动器。小型的台架一般选用轿车的盘式制动器为 应急制动器，而大型台架则可以选用重型卡车盘式制动器。为了在紧急停电状况下 仍能实现紧急制动，应急制动器一般采用气制动或气/液增压制动方式。 7制动管路压力控制系统

制动管路压力控制系统的作用是产生和控制制动管路压力。按制动介质可分为 气动和液压两种。按控制又可分为恒压力(恒输入)和恒力矩(恒输出)两种。 (1)气动制动控制

如图3-10所示，由于气体的可压缩性，系统设计时将比例阀尽量靠近被试制 动器，且所有管路有足够的通径。如果必要，还要前置储气缸。 靠压力传感器实现恒压力(恒输 入)控制。靠制动力矩反馈，实现恒 制动力矩(恒输出)控制。

图3-10典型气动控制系统原理图

1一压力传感器2一经例减压阀3一油雾器 (2)液压制动控制

液压控制的方式一般有两种， 制。

①液压制动方式:如图3-11 用隔离缸将液压油和刹车油隔开，

固定在随动飞轮上。主轴旋转半周，再将另外半片固定在随动飞轮上，由此完成整 片飞轮安装。这种安装方式吊装麻烦，而且每次都需要进行动平衡，效率比较低。 本设计中的移动机构可以方便地更换飞轮，提高了工作效率。 手动液压泵具体原理见图4-20 图4-2飞轮移动机构液压原理图 (7)飞轮罩

飞轮罩的主要功能是避免操作者触到高速旋转的飞轮。飞轮罩采用双层轻金属 结构，两层之间充填隔音材料。飞轮罩和底座密封良好，两侧有观察窗口，可以观 察飞轮工作情况。

当需要调整当量惯量时，用析吊把飞轮罩移开，调整完毕，盖上飞轮罩。设置 飞轮罩就位电气开关，在飞轮罩没有就位时禁止电机起动。 (8)系统基础惯量

根据系统部件的选择，系统基础惯量分配如下: 随动飞轮j=40 kg.m2; 主轴j=4.2 kg.m2; 集流环j=0.02 kg.m2; 测速器j=0.01 kg.m2; 联轴器」=1.6 kg.m2; 电机j=5.5 kg.m2;

应急制动器j=0.6 kg.m2;

j ,s=51.93kg.m2<60kg/m2，符合设计要求。 4.2.3电机功率的测算 (1)主轴最高转速:

依据试验台架要执行的试验标准，主轴转速按下式求出: n二2.65.竺

r =2.65x 120/ 0.369

=861 r/min 艺卜一刁安可能的最高值120km/h车速计算; r-一按可能的最小轮胎滚动半径计算，0.369m; 最终选用900r/min o (2)主电机功率确定:

按试验台架所能测试的最大车型，依据QC/T 479-1999货车、客车制动器台 架试验方法来确定试验台架主轴功率。由于按效能试验、衰退试验和第二次衰退试 验计算试验台架主轴功率时，衰退试验规定的制动周期(60s)要求的飞轮启动升 速功率最大，应作为试验台架驱动电机功率确定的初步依据，而对应衰退试验所需 的最高转速应作为选择电机基速的依据。

P=3.65 x 10-' Im礁ax 式中1mar--台架最大转动惯量，1847.5kg.m2;

nm.=2.65x65/0.369=466r/min，取500r/min进行估算(衰退试验初 速度为65km/h>o 代入计算:

P=3.65x 10-7x 1847.5x5002 =168.58 kw

实际测算时，取170kw,185kw,和200kw分别计算(论文中以185kw为例)。 (3)起动时间的验算

系统过大的起动时间是不允许的，这不仅仅是影响试验台架的使用效率，在有 的条件下，过大的起动时间无法完成试验。起动时间大小和电机功率、系统转动惯

量、目标转速有关。

系统在电机额定转速以下时，采用恒扭矩调速，其系统运动方程式如下〔zzJ GD2 do M一M .,二—x-

375 dt (4一1)

当Mz=O,M=常数时 GD2 375

x do=M x dt (4-2) 尸GD2，。，_ lee，，，，x do=1 M x at 气375

GD2 x n tP一375 x M (4-3) (4-4)

式中t，一起动时间 n一电机转速，r/min M—电机转矩，N.m

代入积分常数，no=0时，to=0; n=500r/min时，t=tpo 当电机转速n=500r/ min^-900r/min时，采用恒功率调速: 、，_PH_

wI二二二—‘~ GD2 do —X— 375 dt (4一5)

·n·do一工，PH·dt (4-6)

了，们夕一‘J 1了I︸17才

︹J一，J 用|毓“

代入积分常数;当nH=500rpm-900rpm时，起动时间为tp: tp=tpl+

x (n，一5002) (4一7)

户卜尹一︸、︶ 了‘一﹃了 户j一内、︶ X l一X

一2

则电机起动时间按以下公式计算: 当n=0-500rpm时;

GD2xn

t_二—

375 x M 当n=500-900rpm时; (4-8)

-卜声一哎」 r乙一一/ 产J一气」 X l一x

一，︸ tp=tpl+

x (n，一5002) (4-9)

若调速系统的过载系数选择1.2,入=185kw则代入上式并考虑到单位换算: M=1.2 x MH=1.2x互

口 一1.2·厄万PH2 x 3.1416x n一，，.459x 60 =4239.83N.m 185000 500

n=0-500rpm时，起动时间:

tp=0.0002358xnx0.1047J(4一10) n=500-900rpm时，起动时IN

tp={tpi+2.702 x 10-6 (n2-5002)}x 0.1047) (4-11)

则系统在不同转速，对于185KW电机在不同转动惯量时起动时间如下表4-2 所示;

表4-2 185kw电机在不同转动惯量时的起动时间 ┌────┬──────────────┐ │ n │转动惯量(kg. m2 ) │ │(r/min )├──┬──┬──┬──┬──┤ │ │80 │400 │800 │1200│1600│ ├────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │200 │0.4 │2.0 │4.0 │5.9 │7.9 │ ├────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │400 │0.8 │4.0 │7.9 │11.9│15.8│ ├────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │500 │1.0 │4.9 │9.9 │14.8│19.8│ ├────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │700 │1.5 │7.7 │15.3│23.0│30.6│ ├────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │900 │2.3 │11.3│22.5│33.8│45.1│ └────┴──┴──┴──┴──┴──┘ 49

(4)制动时间的估算

把转速为n，转动惯量为J的负载，用力矩为M(N-m)的制动器制动到零 速，所需时间为 1 a1二—is山

五了- 1_.2xn、 二—A-)

五了一60-

对于中型车，取惯量800 kg-m2的负载，从最高转速900r/min制动到零速， 经计算得表4-3.

表4-3制动时间

┌────┬───┬───┬───┬──┬───┐ │At (s) │37.68 │18.84 │12.56 │9.42│7.54 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼───┤ │M (N.m) │2000 │4000 │6000 │8000│10000 │ └────┴───┴───┴───┴──┴───┘

从表4-2表4-3可以看出，把最大惯量为800kg-m2的负载，从零速提高到最 高转速900 r/min，用185kw的电机所需时间为22.6s。再用制动力矩大于6000 N-m的制动器制动到零速，所需时间小于12.56s。两个时间加起来为35.16s，满 足QC/T564-1999轿车制动器台架试验方法中关于制动周期要求。

对于重型车，取惯量1600 kg-m2的负载，从转速700 r/ min制动到零速，经 计算得表4-40

表4-4制动时间 ┌────┬──┬──┬───┬───┬───┐ │At (s) │29.3│19.5│11.7 │8.4 │6.5 │ ├────┼──┼──┼───┼───┼───┤ │M (N.m) │4000│6000│10000 │14000 │18000 │ └────┴──┴──┴───┴───┴───┘

从表4-2表4-4可以看出，把最大惯量为1600 kg-m2的负载，从零速提高到 最高转速700 r/min，用185KW的电机所需时间为30.4s，再用制动力矩大于 10000 N-m的制动器制动到零速，所需时间小于11.7s。两个时间加起来小于60s, 满足汽车制动器台架试验方法中“制动周期为60s”的要求。

从以上计算可以看出，把电机功率选为185kw是基本合理的。 考虑到过程能耗，为进一步提高加速效果，最终选择200kwo 实际选用电机如下:

电机:Z4-315-32型直流电机，带鼓风机; 容量:200KW;

额定电压:400Vdc; 额定电流:501A; 励磁功率:4.65 kw;

额定转速:600r/min(最高转速1500 r/min ); 转动惯量:3.4kg.m2; 重量:2290kg

输出轴直径:O 1 OOmm o 电机外形及尺寸见图4-3: 图4-3电机外形图 4.2.4滑台和滑台罩

滑台的主要作用是固定被试制动器，并可以前后移动，再通过辅助试验夹具调 整制动器两个偶件之间的位置，保证试验的顺利进行。另外，滑台上还安装了扭矩 测量等装置。

滑台用碟型弹簧锁紧缸固定在滑台座上。试验时，手动液压泵加压，碟型弹簧

锁紧。不试验时，手动液压泵解压，碟型弹簧锁紧松开，滑台能沿着导轨在底座上 移动，其移动方式为电动方式。

滑台罩用来隔音和防止有害气体外漏，滑台罩通过直线滚动轴承装在底座上， 两侧有观察窗口。设置滑台罩就位电气开关，在滑台罩没有就位时禁止电机起动。 4.2.5测速装置

在本设计中，电机通过联轴器与飞轮主轴连接，被试制动器制动鼓(盘)又与 主轴另一端刚性连接。在测试系统转速时，实际采用了在双轴伸电机的尾端安装光 电编码器的办法。

数字测速装置是采用德国P+F光电编码器，对接收的脉冲进行定时计数，经计 算机处理后得到主轴转速、制动距离等参数。

增量型编码器型号:TRD-J 1200-SWVCS(输出:5V} RS422); 联接器:9401-8/8。 图4-4测速框图

4.2.6被试制动器或试件

被试制动器一般通过夹具安装在飞轮主轴和滑台测试轴之间，位于滑台罩内。 根据被试制动器的具体情况，一般需要设计不同的夹具，来实现与飞轮主轴和与滑 台测试轴的连接。

4.2.7制动扭矩测量装置

测力架及测力系统是由中间轴、连接法兰、摆动轴、空心轴、空心轴支承轴承、 测力臂组件、拉压力传感器等部分组成〔划0 图4-5制动力矩测量示意图

如图4-5所示。制动时，制动鼓施加在制动器上扭矩M，通过轴上刚性连接的 法兰(夹具)和轴，传递到和轴平键连接的力臂上，最后压在力传感器上，利用公 式M=FXL，从而测算出制动扭矩Mo 4.2.8温度测量装置

测温装置是由固定件温度测量和旋转件温度测量两部分组成，它们均采用热电 偶Pt 100作为温度传感器。固定部分的热电偶信号直接引出，旋转部分的热电偶信 号采用集流环引出。

旋转件温度的测量是台架设计的一个难点，考虑到常规集流环加碳刷的结构， 存在磨损快和积垢导致碳刷接触不良等诸多问题，自制集流环加以解决。具体办法 是采用在轴上固结一个圆盘，在圆盘圆柱面上开四道槽，在圆盘正下方安装一个V 型、每边各4个铜丝，分别卡在圆盘圆柱面上的四道槽内，将旋转的温度信号传出。 4.2.9试验台台体与底座

台体采用三段式结构，即电机系统、飞轮系统和滑台系统三段分离。为保证电 机与飞轮主轴的同心，采用联轴节连接电机系统、飞轮系统，解决两者之间不同心 的问题。滑台系统和飞轮系统之间的同轴度和端跳要求比较高，实际调试中，通过 先固定飞轮系统，再左右、上下移动飞轮系统的方式，实现了精度的要求。

三段分离的最大好处是解决了设备的安装和搬迁问题。虽然一体式结构强度、 刚度以及同心度都比较好，但是对大型台架，基本无法搬迁和安装。

试验台架底座是由45号钢，其厚度是30mm-40mm的钢板焊接而成。在结 构上保证有足够的刚度和强度，在焊缝处先进行机械加工，采用双面焊接，焊缝表 面光滑平整，焊接后进行人工时效，消除内应力。

联轴节采用尼龙棒式联轴节，可以补偿电机主轴和惯性系统主轴的不同轴度， 隔离振动，且有过载保护功能〔川。

型号:HL8-100/120弹性柱销联轴器(GB5014-85) o 转动惯量:1.6 kg.m2; 重量:119 kg;

许用位移:径向0.2mm;角向0.50;轴向2mmo 4.2.10应急制动器

应急制动器采用盘式气制动器，安装在试验台架电机与飞轮间，制动力矩为 6000N-m。应急制动器平时不参加工作，当试验台架发生特定故障时，故障处理程 序指令应急制动器工作，使试验台架主轴停止旋转，以确保人身或设备安全。 转动惯量:0.6 kg.m2o 4.2.11工业计算机控制系统

为提高系统的抗干扰能力和增强系统配置的灵活性，选用了工业控制计算机作 为控制和测试数据处理的智能中心(简称工控机)，工控机与外部信息的联系通过计 算机子系统的总线扩展进行，其间有信号调理板，接口板，智能仪表等，它们和工 控机一并构成了控制和测试系统的核心，另外需要有不间断电源，激光打印机等组 件。

54 系统的性能一方面依赖于硬件及接口的精度，另一方面与软件的设计及数值处 理方式也是息息相关的。 (1)硬件配置

计算机主机安装在控制柜中，CRT镶嵌在合理视角的面板上，便于操作和使用， 计算机的配置如下:

a)主机:工业控制计算机机箱， CPU: PW主频1.2G;

b)显示器:1024*780 (.28)高分辨率彩色显示器; c)磁盘:3.5\ 硬盘:40G; d)内存:256M; e)激光打印机; f>光驱::50倍速;

g)不间断电源::500瓦 h)模拟量输入接口板; i)模拟量输出接口板; j) 144通道1/O接口板; k) 8CH定时计数器板。 (2)系统及控制软件

根据制动器惯性试验台架的功能和技术要求，软件应在硬体的支持下，按照国 家制动器台架试验有关标准的规定，完成制动器的性能测试，并能把测试结果进行 显示、存储和打印，方便用户查询等。主要任务归结如下: 具备自动测试及手动测试两套工作模式; 对气压制动系统的控制和监测; 对冷却及除尘风机的控制和监测; 对电机及调速柜的动态控制和监测;

对试验台架系统状态进行全面监测并具备声光报警功能; 具备系统软硬件资源的再扩展功能，为后继开发预留接口; 设计专用指令系统语言，用户可对被试件进行可编程自动测试; 根据试验标准要求处理各项数据，计算结果，绘制性能曲线; 建立原始试验数据及处理结果数据库;

具备试验参数曲线、图表的显示及打印功能; 操作错误提示及拒绝执行超限参数设定功能。

对软件可能的故障，采取软件容错技术，软件冗余技术及软件“看门狗”技术

等方法;对硬件可能的故障，能及时诊断并快速响应声光报警，提示操作人员，请 求停止运行测控系统，进行对系统的检查。 (3)实时曲线显示

a)等制动初速度时，制动压力和制动时间的关系曲线; b)等制动初速度时，制动压力和制动距离的关系曲线; c)等制动初速度时，制动压力和制动力矩的关系曲线; d)等制动压力时，试件温度和制动时间的关系曲线; e)等制动压力时，试件温度和制动距离的关系曲线; D等制动压力时，试件撮度和制动力矩的关系曲线;

g)一次完整制动过程中，制动压力和制动力矩的关系曲线; h)制动次数和温度、力矩的关系曲线; i)磨损试验时的制动力矩变化曲线。 (4)软件的其他设计要求:

具备良好的用户操作界面;

具备丰富的动态提示和帮助信息;

测试软件具备多种数字滤波抗干扰设计; 软件具备容错和自诊断功能;

在手动模式时，可接受人工测试结果输入。 4.2.12直流调速电力拖动系统

根据本试验台架工况特点—起动和低速时需要大转矩，而高速工作时只需较 小的驱动转矩，直流调速系统具有此特点，而且其运行平稳、可靠，造价低于交流 变频调速系统。因此，采用美国ABB公司的DCS400晶闸管变流器直流传动系统。 DCS400是最新一代直流传动设备，功率范围从9kw到522kw，供电电压为 230v到500v o

4.2.13电气控制l测量系统

制动器惯性试验台架电气控制/测量系统包括全部的电气逻辑控制测量电路，它 根据计算机发出的指令控制试验台架的运行过程。 试验台架控制原理如图4-7所示。 欢 公

困浏暖暴积默如阴姐卜子团 图4-8电气控制柜外形图 (1)电源检测部分

采用具备计算机通信接口的FLUKE45数字式万用表，能测量交流电压/电流、 直流电压/电流、频率、电阻、分贝等。

在试验过程中，动态监测系统供电状态，若有异常即通知中央处理器，及时进 行故障处理。

(2)扭矩、转速测量/控制

扭矩转速控制模块由以下几部分组成: a)扭矩显示器; b)转速显示器: c)转速自检旋钮; d)扭矩调零旋钮; e)交流接触器线路板; f)电源线路板。

(3)温度/循环次数显示机箱 a)温度显示器;

b)循环次数计数器; c)电源线路板; d)温度自检电路; e)循环次数计数电路; O温度测量电路。 (4)电源控制机箱

这个机箱控制所有电气部件的用电。 (5)状态显示机箱

状态显示机箱前面板上装有一排指示灯，当控制系统工作时，相应的指示灯就 “亮”，这些指示灯表示以下内容: a)电机旋转和停止;

b)制动系统工作和停止; c)主轴旋转和停止; d)调速柜工作和停止 e)冷却风机状态; f)除尘风机状态; g)测试滑台状态。

在工作状态显示机箱的面板上有一个红色紧急停止按钮(同时在试验台架上也 有一个同样功能的红色按纽)，当试验台架发生事故和故障时，按动此紧急停止按纽， 计算机进入故障处理程序，应急制动系统工作。系统在短时间内就停止转动，同时， 电气控制柜内部发出声音和灯光告警信号。 (6)气动控制系统

气动控制系统包括手动控制和自动控制两种工作模式。多种制动气压可以预先 分别调节，制动时直接选通即可。 气制动系统是由以下几部分组成: a)手动/自动控制转换开关; b)电磁换向阀; c)减压阀; d)气容(2L); e)单向阀;

f)压力表/压力传感器; g)气源净化装置。

当系统采用自动控制时，制动过程都是由计算机来完成的。当试验台架采用手 动控制时，制动过程是在人工操作下一步一步进行，试验比较麻烦但较直观，手动 操作适用于试验台架检测新产品和调试时使用。 4.2.14气源及制动控制 (1)气源

选用W-1/12型空压机，其公称压力1.2MPa，排量为1m3 /min. 配置储气罐和气源净化装置。 (2)气动控制

系统最高工作压力1.2MPa，制动压力按被试制动器在汽车上所使用的压力范 围每隔0.1 MPa作为一级，各级压力分别设定，试验时由计算机按需要选相应的压 力进行制动。 ||IL

图4-9气动控制原理图 4.2.15冷却和除尘系统

冷却风机位于试件罩顶部，是用来冷却被试制动器或试件，采用三菱

FR-044-1.5K小型变频调速器，实现风量无级调节，具有极好的性价比。可程控调 节，也可以用面板电位计手动调节〔30]0

制动所产生的粉尘及冷却空气由轴流风机通过地下管道排出。 4.2.16测量l控制系统

(1)试验台架转速控制与测量

试验台架转速给定信号由计算机发出，由直流调速单元实现转速的闭环控制。 由于试验室要求转速控制精度小于5%0，普通直流调速系统难于满足要求，必须选 择具有“电流环自适应控制”的直流调速系统〔川。这种控制系统可以在试验过程中自 动计算负载系统的特性参数，从而达到最优控制精度。

采用德国倍加福(P+F)旋转编码器来采集主轴的转速、制动距离等数据，具有 测量精度高，工作可靠等特点。 (2)制动力矩的测量

试验台架制动力矩的测量采用间接测量方式。

系统制动力矩经过测力臂传递到力传感器上，测量结果乘以测力臂长度即为制 动力矩。

电阻应变式力传感器技术参数: a)量程:50000N;

b)线性误差:小于0.05%FS; c)重复性:小于0.05%FS; d)滞后:小于0.05%FS;

e)温度零漂:小于0.003%FS/ 0C ; f)灵敏度变化:小于0.0015%FS/ C ; g)供电电源: lOVDC(纹波:<1%o)0

本系统采用OMRON智能称重仪表(型号:K3NV-LC lA-L2)作为力信号的 放大、显示及数据传输设备，系统总精度为0.1%FS o 具有测量精度高、工作可靠等特点。 (3)制动压力的控制与测量

制动压力控制系统包含七路独立的供气单元，可以预先分别调节为0.1 MPa, 0.2MPa, 0.3MPa, 0AMPa, 0.5MPa, 0.6MPa, 0.7MPa，制动时由计算机直

接选用即可。气制动系统元件选用德国FESTO的产品，主要由以下几部分组成: a)手动/自动控制转换开关; b)电磁换向阀; c)减压阀; d)气容(2L); e)单向阀;

f)压力表/压力传感器; g)气源净化装置。

压力测量传感器选用一体式集成压力传感器(麦克传感器)，量程:0 MPa- 2MPa，其输出为1V-5V信号，可以直接送表进行显示或传送给计算机。 (4)试验温度的控制与测量

被试件的温度用标准热电偶(镍铬一镍硅)来测量，温度信号传送给智能数显表 进行显示，同时转送给计算机进行数据处理。

温度控制方式:当温度低于标准规定的数值时，用制动器升温;当温度超出规 定范围时，启动冷却风机进行冷却。

显示仪型号:天津中环XMZ411 OH E o (5)滑台移动控制

滑台移动控制包括滑台开锁和移动两个工序。

当需要移动滑台时，首先用手动液压泵将碟型弹簧松开，设定开启压力为14 MPa-15MPa。然后用安装在台体尾部的滑台移动控制盒操纵滑台驱动电机带动滑 台向预定方向运动。具有电气限位和机械限位双重保护。 这种方式工作可靠，操作简便。 4.3试验台架验收

试验台架经过安装调试，顺利通过了总成试验室、计量室组成的联合小组的鉴 定验收。

附表:《检定数据原始记录表》 第五章自动调整臂试验研究

本章重点介绍本试验台架在制动器自动调整臂匹配中的应用研究。

国标GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中规定:自2003 年后，有关行车制动器的磨损应能自动调整。 5.1自动调整臂工作原理

目前市场上的自动调整臂因间隙调整机构的不同主要有三种类型:1.齿轮齿条 式2.齿轮拉杆式3.蜗轮蜗杆式。图5-1为齿轮齿条式结构间隙自动调整臂; 图5-1齿轮齿条式间隙自动调整臂 1.调节轴 旋弹簧

2.垫圈3.螺钉盖4.滚针轴承5.离合器环6.离合器弹簧7.被动齿轮8.轴承 11.压力盘12.滚针轴承13.蜗杆盖14.铆钉18.蜗轮19.控制盘20.橡胶圈 9.蜗杆 2 1.盖 10.螺 22.衬

垫23.橡胶圈24.回位弹簧25.齿条

该结构中，离合器环5、离合器弹簧6、被动齿轮7 该单向离合器与蜗杆9、齿条25、回位弹簧24、控制盘 隙的功能。

一起组成一个单向离合器。 19等一起承担自动调整间

通常自动调整臂与气室、分泵、活塞等连用，通过蜗轮花键固定在凸轮轴上， 控制盘被固定在制动器(或桥)的支架上，不能随同制动调整臂动作，工作行程主 要有正常行程(NT)、过剩行程(ST)、弹性行程(E'T );在正常行程(NT)情况

下，齿条随着自动调整臂前进而下移，直到靠住控制部件的控制盘上的缺口下缘。 由于制动蹄片的磨损，调整臂的行程远大于正常行程，即产生过剩行程(ST):促 使齿条被压在控制盘上。由于控制盘的固定，被迫作向上运动，直到蹄片与制动鼓 接触为止。这导致齿条转动单向离合器内的被动齿轮;由于运动的方向性，离合器 弹簧会产生收缩使得被动齿轮滑开单向离合器;被动齿轮反方向运动，离合器弹簧 会涨开拉住被动齿轮。随着继续运动，由于蜗轮的负荷太大，蜗杆压紧螺旋弹簧， 使得蜗杆与离合器环之间轴向松动，锥形离合器分离;直到制动蹄片压紧制动鼓， 实现制动目的，此行程为弹性变形行程(E'I' );该行程主要是克服制动时制动鼓和 制动力传递部分的弹性变形『川。 图5-2制动与制动释放

在制动释放开始，弹性行程(ET)中离合器环与蜗杆处于分离状态，在回位弹 簧的作用下，齿条拉动被动齿轮转动，带动整个单向离合器空转;随着S凸轮轴扭 力下降，螺旋弹簧推动蜗杆与离合器环啮合。正常间隙行程(NT)中，制动臂继续 运动，由于回位弹簧的力不足以使齿条拉动单向离合器、蜗杆、蜗轮、凸轮轴，而

使得被动齿轮拉动齿条上移，直到抵住控制盘缺口上缘。在制动释放的过剩间隙行 程中(ST)，制动臂继续回返，由于控制盘作用力，使得齿条拉动被动齿轮转动， 带动蜗杆蜗轮凸轮轴运动，过剩间隙得以调整。 5.2影响自动调整臂功能的因素分析

自动调整臂有两大功能:制动功能和间隙自动调整功能。通过工作原理分析， 影响制动功能的零件主要有制动臂外壳、蜗轮蜗杆。而影响自动调整功能的零件主 要有，单向离合器、蜗杆9、齿条25、回位弹簧24、控制盘19等。从工作原理、 结构及强度上分析，可能出现问题的有〔35]

(l)、离合器环锥体牙齿与蜗杆锥形牙齿出现磨损，导致锥形离合器失效; (2)、螺旋弹簧刚度过大，在制动进程中的弹性变形行程(ET)期间，蜗杆没 能压缩回位弹簧，蜗杆与离合器环之间无法产生轴向松动，此时还处于啮合状态， 将导致在制动释放中蜗杆与单向离合器之间一直处于啮合状态，最终因弹性变形或 制动鼓变热膨胀而引起了间隙调节。

(3)、螺旋弹簧失效，直接导致蜗杆与离合器环之间无法啮合。市场上有些产 品是采用正反弹簧垫圈。由于制动的载荷大冲击大，该弹簧抗疲劳耐久强度要大。 (4)、蜗轮蜗杆的啮合出现损坏，这也会表现在制动功能失效上。

(5)、控制盘的缺口开度。直接控制着正常行程(NT)，即制动器正常间隙。

(6)、控制盘的安装，即相对调整臂外壳的位置。通常控制盘有一定的转动量， 如果安装位置不一样，则影响着制动释放中正常行程(NT)大小:市场上，进口件 一般都在外壳上标有安装记号，但国内很少有厂家注意这个问题。 (7)、各零部件之间的装配间隙及磨损。 5.3自动调整臂的性能检测

通过以上的分析，结合SAE J1462 ((External Automatic Slack Adjuster

Test Procedure))、有关制动间隙调整臂的技术资料及有关试验积累的基础上，本 文提出了如下检测方法:

性能检测:主要考虑影响制动及间隙自动调整的参数及指标。主要分自由间隙、 调整力矩、间隙自动调整功能三个方面。自由间隙直接影响制动行程;调整力矩则 直接反映调整臂功能是否失效;间隙自动调整功能直接描述调整功能。

从工作原理中可知道，正常情况下顺时针旋转蜗杆轴，扭矩很小:在检测中， 1顶时针力矩一般在8N}m以内;逆时针旋转蜗杆轴，不仅需要克服回位弹簧阻力， 且只有在足够的力矩下蜗杆与离合器环的锥型啮合才会出现移位跳动。在检测中， 力矩一般在22N}m^}35N}m范围，且蜗杆与离合器环锥型啮合器产生“卡嗒”声。 如果太小，则锥型离合器已磨损;如果太大，则说明蜗轮蜗杆已损坏。 图5-3间隙自动调整功能曲线

自动调整间隙功能检测中，采取模拟实车状态安装制动间隙自动调整臂，模拟 磨损调整制动器间隙为0.9mm，多次制动，测量间隙。图5-3为某自动调整臂间 隙调整功能曲线。这是一种静态描述，在SAE中，提到一种方案，使用特殊材料构 造的制动器，将调整臂按实际状况安装在制动器上，完全模拟汽车行驶时制动及制 动释放，监测制动器间隙、蹄片厚度、行程、力矩及温度;该方案比较真实地再现 实际情况。

5.4试验方法及实测数据 1测量方法

(1)、试验前测量:

在每一蹄片的两边分别定下4点，共8点，并作上记号，测量这8点的厚度， 记录之。另一蹄片作同样处理。在制动器样品安装在惯性台架上后，用塞尺测量出 自调臂未调时与两个蹄片对应的8点处的间隙，并记录。再测量自调后制动器刚度， 以及这时的8点间隙。

本论文重点介绍衰退试验的情况

▲试验条件:预先按国家标准磨合。再以V=60km/h} a=4.5m/s2，初温为 800C，制动周期为40s，以制动温度至4000C为一个循环，进行若干个循环(最 多5个循环)，达到稳定情况即可结束衰退试验。

▲记录内容:每个循环初期(冷却后)8点间隙值和末期(高温)间隙值。 试验数据如下:

表5-1第一循环测量数据单位:10-2mn

(T1=室温30'C T2=室温30'C—T1=362'C T2-350'C) ┌───┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐ │测量点│1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │初期℃│115 │95 │95 │110 │145 │125 │115 │135 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │末期℃│135 │115 │115 │125 │195 │150 │150 │180 │ │(高温)│ │ │ │ │ │ │ │ │ └───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘ 表5-2第二循环测11数据

(T1=45 C T2二室温31C—T1=360'C T2=352'C )

┌───┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐ │测里点│1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │初期℃│80 │45 │50 │75 │115 │80 │80 │115 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │末期℃│135 │115 │115 │130 │160 │115 │115 │165 │ │(高温)│ │ │ │ │ │ │ │ │ └───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘ 表5-3第三循环测t数据 (T1=290C T2=270C —T1=360 C T2=293 *C)

┌───┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬───┬──┐ │测量点│1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼──┤ │初期℃│75 │40 │50 │65 │90 │70 │70 │95 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼──┤ │末期℃│140 │115 │115 │130 │170 │155 │150· │180 │ │(高温)│ │ │ │ │ │ │ │ │ └───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴───┴──┘ 表5-4第四循环测f数据

(T1=380C T2=330C—T1=340C T2=293C)

┌───┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐ │测量点│1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │初期℃│75 │40 │50 │65 │105 │85 │85 │105 │ ├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │末期℃│120 │100 │100 │115 │150 │120 │120 │150 │ │(高温)│ │ │ │ │ │ │ │ │ └───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘

衰退试验全部结束后，冷却至室温，记录如下:

表5-5衰退试验后测且数据 ┌───┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬──┐ │测量点│1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │ ├───┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼──┤ │间隙值│75│40│45│55│95│75│70│100 │ └───┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴──┘ 69

5.5出现间隙变化的原因分析

从试验数据可以看出，衰退之前室温状态的间隙比衰退末期高温状态时小。其 主要原因是因为制动鼓和制动器同等温度下，前者的热膨胀较后者大〔251。而衰退后 同样冷却到室温，此时的间隙又比衰退前室温时间隙小。

安装了自调臂后的制动器总成，由于自调臂只可单向调整间隙(即只能将间隙 往小调)，就造成车辆在运行过程中，由于制动鼓热胀冷缩大于制动器，或者制动鼓 和制动器刚度之间的差异，造成自调臂误调，从而导致制动器拖磨的产生。为了避 免这种拖磨的产生，就要对自调臂和制动器总成的匹配进行预先检查，留够制动器 总成的预设间隙。

因此，合理匹配自动调整臂，需要考虑以下几方面因素:

1、合理设计预设间隙;由于自动调整臂的单向性，必须设计合理的预设间隙， 能够消除鼓、器热膨胀不同步的影响，而不至于误判，产生拖磨;

2、加强鼓、器的刚性;由于制动产生的高温，会使制动器件变软。自动调整臂 也会误判这种“间隙”。因此，应尽量避免刚性原因引起的“误判”;

3、尽量保持制动鼓与制动器(包括蹄片、支架等)同步膨胀;从试验中看，这 种影响很大，但控制不同步膨胀却比较难。 第六章结论与建议 6.1本论文的结论

1、论文通过对国内外典型摩擦材料试验设备结构、工作原理以及试验方法的研 究，提出了制动器试验台大致可以分成以摩擦材料为主要试验对象的小样试验机、 以制动器总成为试验对象的台架试验机以及以整车制动系统为试验对象的制动试验 台;提出了摩擦材料的测试体系为小样试验、台架试验和使用试验相结合的测试体 系。把试验台的构成一般分成试验系统、传动系统、加载系统、测量系统和控制系 统等五大部分;

2、通过对汽车制动过程简化模型的分析，提出了用飞轮惯性模拟汽车制动惯性 的设计思路;完成了重型车制动器惯性试验台架的总体方案和结构设计、控制设计 等，可用于指导制动器惯性试验台架的实际生产;

3、本论文首次对台架起动和制动时间进行了理论分析计算，为今后制动器试验 台架的设计中电机的选择提供了更加充实的理论依据;

4、本论文提出了三段式的台体结构方式，较好地解决了台架运输、搬迁问题。 5、本论文了提出了整体飞轮的设计思路，并通过手动液压泵驱动四只油缸同 步移动飞轮支架的办法移动飞轮，保证了更换飞轮方便与快捷。

6、本论文采用了碟型弹簧固定滑台的结构，用手动液压泵来锁紧和松开滑台， 方便了试件的安装和制动偶件位置的调整，提高了工作效率。

7、本论文采用压力传感器加力臂的方式，实现了扭矩测量，节省了成本。在 测量旋转件的温度上，自制集流环，代替常规集流环加碳刷的方式，避免了碳刷磨 损和积垢造成碳刷接触不良的毛病，提高了设备的可靠性。

8、在控制方面，论文在进行试验台架设计的过程中，除了考虑能按照国家制 动器试验标准，完成制动器性能试验外，同时还考虑了依据SAE标准进行试验的可

能性。

9、本论文还利用完成的试验台架对自动调整臂进行了试验研究，结合国外试 验标准和试验方法，提出了自动调整臂试验方法，并进行了试验分析，提出了合理 匹配自动调整臂必须合理设计自动臂预设间隙，加强鼓、器刚性和保持制动鼓与制 动器(包括蹄片、支架)同步膨胀的结论。

10、研制完毕后的制动器台架集机械、电气、计算机采集控制系统于一体的复 合性系统，台架按计划顺利交付使用，已经按照国标QC/T 479-1999完成了多个 厂家的不同型号的气动鼓式、盘式制动器性能试验，期间试验台架工作正常，运转 稳定，试验数据准确。 6.2进一步研究的建议

1、由于研制前没有明确提出气动恒扭矩试验要求，虽然在试验台架的研制过程 中考虑了气压恒扭矩试验的方案，但由于空气介质的可压缩性，导致系统特性的不 确定;建议对恒扭矩试验作进一步研究，通过增大储气室的办法，来完善这一功能。 2、以制动器惯性试验台架为基础，扩充试验功能，可以完成对ABS, ASR的 试验，这是可以进一步研究的方向; 参考文献

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3.廖云霞。陶智慧。电子商务概论。北京邮电大学出版社。2002 特别致谢

我是一名在职硕士研究生。学习的过程中，我的导师—长安大学汽车学院院 长、博士生导师魏朗教授给我无微不至的关怀，他严谨求实的科研作风、豁达大度 的导师风范、浩瀚渊博的理论学识令我折服，给我将来的人生以极大的鼓舞和影响。 特别是在本论文的写作过程中，导师魏朗教授不辞辛苦，从论文的选题，到课题的 研究;从论文结构的把关到基础理论的充实，从文章的基本结构到标点符号??魏 朗教授认真审阅、严格把关，给我许许多多的帮助!长安大学汽车学院的王生昌教 授、刘浩学教授、李晓霞教授、李宪明教授以及郭景庆、杜久富老师等都给我细致 的指导，为论文的完成做出了决定性的贡献。

我的企业导师邓祖国高工、同事程华国工程师以及课题组的全体成员不仅同我

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