CN100494950C - 盘式制动器模拟试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盘式制动器模拟试验台，它包括台架(1)、电机(2)、由电机(2)驱动的主轴(3)、设置在主轴(3)一端上的摩擦盘夹具(4)、两摩擦片(5)、气缸(6)；主轴(3)通过轴承座(7)设置在台架(1)上；两摩擦片(5)分别设置在摩擦盘(10)两侧，其中一摩擦片(5)固定设置在台架(1)上，另一摩擦片(5)由气缸(6)驱动；主轴(3)上设有飞轮(8)。本发明试验台工作时，先将被试摩擦盘固定在夹具上，装好后的摩擦盘位于两摩擦片之间，试验台即可开始工作。电机驱动主轴转动时，主轴上的飞轮积蓄有能量，这就获得了相似于车辆行驶时的能量，以模拟盘式制动器工作状况，结构十分简单，可以准确的模仿实际的制动器。
Description
技术领域
本发明涉及制动器性能测试设备，特别是盘式制动器性能测试设备。
背景技术
制动器是汽车、摩托车的一个重要组成部分，是至关重要的安全装置，其质量合格、性能优良是行车安全性的重要保障。随着社会的发展和车流密度的日益增大，车辆优越的制动性能已引起交管部门和制造厂商的广泛关注，对行车的安全性提出了更高的要求。
在道路上进行制动性能试验时的评价指标为制动距离，是由驾驶员控制操纵器，通过传动器(在操纵器和制动器之间起连接作用的零部件组合)，由制动器产生与车辆运动相反方向的作用力通过轮胎与地面的摩擦作用完成制动过程。因此，地面制动力的数值取决于两个摩擦副的作用，一个是制动器内制动摩擦衬块与制动鼓间的摩擦力，另一个是轮胎与地面间的附着力，其中附着力与轮胎结构及路面状况、车轮的运动状态有关。
目前，制动器性能的测试主要是在实车上进行，工作效率低，成本高；因此，市场急需一种能在实验室对制动器性能进行测试的实验台。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种盘式制动器模拟试验台，该试验台可模拟盘式制动器和模拟盘式制动器工作状况，对盘式制动器性能进行测试，为考核、评价、设计盘式制动器提供依据。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
盘式制动器模拟试验台，它包括台架、电机、由电机驱动的主轴、设置在主轴一端上的摩擦盘夹具、两摩擦片、气缸；
电机、气缸固定设置在台架上；主轴通过轴承座设置在台架上；
两摩擦片分别设置在摩擦盘两侧，其中一摩擦片固定设置在台架上，另一摩擦片由气缸驱动；
主轴上设有飞轮；
电机与主轴之间设有摩擦盘式电磁离合器。
上述方案中，主轴通过两个轴承座设置在台架上；飞轮设置在两个轴承座之间。
上述方案中，飞轮的数量为两个以上。
上述方案中，各飞轮与主轴之间均设有离合器。
上述方案中，飞轮与主轴之间的离合器为牙嵌式电磁离合器。
本发明试验台工作时，先将被试摩擦盘固定在夹具上，装好后的摩擦盘位于两摩擦片之间，试验台即可开始工作。
本发明试验台的优点在于：
1、电机驱动主轴转动时，主轴上的飞轮积蓄有能量，这就获得了相似于车辆行驶时的能量，以模拟盘式制动器工作状况，结构十分简单。
2、试验台以摩擦盘、摩擦片、气缸模拟盘式制动器，可以准确的模仿实际的制动器，精度高，使用、拆装、调试方便。
3、飞轮设置在两个轴承座之间，工作稳定。
4、飞轮的数量为两个以上，可增加飞轮积蓄的能量。
5、各飞轮与主轴之间均设有离合器，可调节飞轮积蓄的能量，实现模拟不同惯量的情况。
6、电机与主轴之间设有离合器，可使在测试性能过程中电机不断电而使电磁离合器断开测试制动器的性能，从而保护电机；还可以模拟各种转速下的制动过程。
7、飞轮与主轴之间的离合器为牙嵌式电磁离合器，结构简单，允许高频率结合。
8、结构简单，体积小，成本低，重量轻，携带运输方便，还可作为现场教学的教具使用。
附图说明
图1为本发明试验台实施例的结构示意图
图2为电机与主轴连接处的结构剖视图
图3为飞轮与离合器的结构剖视图
图4为摩擦盘夹具及摩擦片的结构剖视图
图5为本发明试验台实施例控制***框图
图6为气缸控制***框图
具体实施方式
如图1所示的本发明盘式制动器模拟试验台实施例，它包括台架1、电机2、由电机2驱动的主轴3、设置在主轴3一端上的摩擦盘夹具4、两摩擦片5、气缸6。
电机2、气缸6固定设置在台架1上；主轴3通过两个轴承座7设置在台架1上。
主轴3上设有4个飞轮8，飞轮8设置在两个轴承座7之间。各飞轮8与主轴3之间均设有离合器9。
如图2所示，电机2扭矩输出端与主轴3之间设有摩擦盘式电磁离合器11。
各飞轮8与主轴3之间均设有离合器9，如图3所示，飞轮8与主轴3之间的离合器9为牙嵌式电磁离合器。
如图4所示，两摩擦片5分别设置在摩擦盘10两侧，其中一摩擦片5固定设置在台架1上，另一摩擦片5由气缸6驱动。
本发明实施例的电机2选用台湾东力公司的单相US交流无段变速付电动机，US540-002型，参数如下：
输出功率：40w；可调速范围：90～1700r/min；额定电流：0.50A；磁极数P：4；
消耗电功率：90w；启动电容：2.5μF。
本发明实施例的4个飞轮在主轴3上对称布置，这样可以减少飞轮在运转过程中的动平衡量。其中：一个采用H＝25mm、R＝42.5mm、等效转动惯量为0.001kg·m2，重量为1.005kg；两个采用H＝25mm、R＝47.8mm、等效转动惯量为0.002kg·m2、重量1.239kg；还有一个采用H＝25mm、R＝60mm、等效转动惯量为0.004kg·m2、重量2.062kg。
实现模拟惯量的耦合，需要将各个飞轮的等效惯量为几何级数的关系设计。在模拟惯量尺寸计算时，应考虑转动***惯量，转动***惯量由电机轴、联轴器、固定轮毅、活动轮毅、牙嵌离合器、主轴和试件夹具的惯量之组合，其值为0.002kg·m2。
如图6所示，本发明实施例的气缸控制***通过调节储气罐内的压力值及流量阀流量获得需要的制动力的大小和速度，压力表显示制动状态下的压力大小，然后保持这一制动效果。在电气控制气压回路中，气缸6是由微动开关来控制，方向阀采用电磁阀。将二位三通电磁换向阀、节流阀、溢流阀、压力表、气源装置和制动缸组成制动驱动***回路。二位三通电磁换向阀、节流阀、溢流阀、制动缸选用微型元件；气源采用微型储气罐，选用压力表的量程范围为0-0.2MPA。
双向电磁换向阀在制动过程中，先将YAO接通，制动缸动作将被测制动器制动，到a1位开始制动，然后直到被测小型制动器停止转动为止。后将YAO断开，制动缸在弹簧力下回位。使制动缸恢复原位，制动过程结束。优点是：结构简单、成本低、使用维修方便。
本发明实施例的造型能实现试验台的整体性，且具有良好的减振性、安全性和外部造型。其中，主轴3执行制动能量实际值的模拟和变换，可由计算机监控。试件夹具4应按原来安装形式与主轴联接，由转速传感器12测量模拟机转速。加载装置为由微机控制的伺服***，可准确模拟实际行车中的制动操纵力。
如图5所示，本发明实施例的控制***采用计算机控制。全部数据采集、处理和控制均由计算机完成。硬件***包含有3个接口。即A/D、D/A、I/O。A/D是采用12位16通道转换器，转换时间少于20μs，采样频率为40kHz，可达到高速采样目的。模拟量输人范围为0V~+5V和4个信号输入通道。D/A为计算机输出模拟信号，使用3个输出通道，用于控制制动器的气缸6、离合器9、离合器11。I/O为并行输人输出口，用于与计算机通信。
本发明实施例可对制动器初速度、制动间隔时间、制动次数进行制动控制与测量，并通过计算机可以实现多通道信号在线自动采集处理和打印报表等。
本发明实施例的控制***工作原理是：
由计算机发出信号开始，通过I/O接口，向单片机发出指令；首先使单片机发出指令通过D/A转换器，使离合器9与电机断开：然后单片机发出3路信号：即一是通过计时器记录时间；二是将转速传感器测得的转速信号，通过A/D转换，变成数字信号送到单片机内；三是单片机发出指令通过D/A转换器，控制双向电控换向阀使制动驱动***动作，将其制动。与飞轮联接的电磁离合器还与D/A转换器连接在一起，以便单片机发出指令控制飞轮实现不同惯量的模拟情况。
本发明实施例的优点是：
(1)体积小，长约800mm，宽100mm，高200mm，携带运输方便，重量轻，不超过20kg；
(2)所测得的数据能方便地与计算机交互；
(3)模拟机可以准确的模仿实际的制动器试验台的工作方式，精度高；
(4)离合器和电磁阀能方便的由单片机控制，响应时间短；
(5)是对实际制动器试验台小型化、模型化的再现，在现场教学中可以方便地进行教学，为实验室提供所有的模拟性检测。
本发明盘式制动器模拟试验台上的飞轮8的数量还可为两个、三个、五个……等。
Claims (5)
1、盘式制动器模拟试验台，其特征在于：它包括台架(1)、电机(2)、由电机(2)驱动的主轴(3)、设置在主轴(3)一端上的摩擦盘夹具(4)、两摩擦片(5)、气缸(6)；
电机(2)、气缸(6)固定设置在台架(1)上；主轴(3)通过轴承座(7)设置在台架(1)上；
两摩擦片(5)分别设置在摩擦盘(10)两侧，其中一摩擦片(5)固定设置在台架(1)上，另一摩擦片(5)由气缸(6)驱动；
主轴(3)上设有飞轮(8)；
电机(2)与主轴(3)之间设有摩擦盘式电磁离合器(11)。
2、如权利要求1所述的试验台，其特征在于：主轴(3)通过两个轴承座(7)设置在台架(1)上；飞轮(8)设置在两个轴承座(7)之间。
3、如权利要求1所述的试验台，其特征在于：飞轮(8)的数量为两个以上。
4、如权利要求3所述的试验台，其特征在于：各飞轮(8)与主轴(3)之间均设有离合器(9)。
5、如权利要求4所述的试验台，其特征在于：飞轮(8)与主轴(3)之间的离合器(9)为牙嵌式电磁离合器。
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