用于求取试样的机械特性的设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于求取具有铁磁材料成分的试样(1)的机械特性的设备(10)，所述试样特别是用于机动车的制动衬片，所述机械特性例如是固有频率、阻尼或者固有振动形式。设有电磁执行器、特别是电磁体，用于施加磁吸引力到试样上，从而执行器施加力冲击到试样上并且使得试样处于振动，该振动的频谱包含试样的至少一个固有频率振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于求取试样的机械特性的设备及方法
本专利技术涉及根据权利要求1和权利要求12前序部分所述的用于求取试样(特别是用于机动车的制动衬片)的机械特性(例如固有频率)的设备及方法。
技术介绍
构件的机械特性(例如固有频率或模态阻尼)例如在品质监控的范畴内应用于构件制造(特别是机动车领域)。构件(例如机动车的制动衬片或机动车研发中的其他部件)可能会在制造过程中具有缺陷，这些缺陷会引起在运行中不期望的振动、过载和由此导致的不期望的噪声生成或附加能耗。这种振动可能是由于构件的发生变化的物理特性、几何特性、在转动的部件中的不平衡、不一致的摩擦、重量、湿度或应力而引起。在汽车制动工业中，制动衬片的品质参数之一是可压缩性。然而，用于测量该参数的测试通常是非常昂贵且高成本的，这是因为该测试在大型生产线中难以实现，在这种大型生产线中采用基于抽样的压缩分析。一般地，经激励的试样的振动性能通过在其固有频率下发生固有振动来确定。这些固有振动可以具有不同形式。这些固有频率是系统特性值(或构件特性值)，也即：对该构件起表征作用的频率。对于这些固有频率中的每种固有频率都存在所属的固有形式，也即是这样的变形：待分析的构件在以该频率发生振动时会呈现为这种变形。通过构件的固有频率和固有形式获知这样的信息：主体或系统在动态负荷下表现如何。借助于模态分析，可以通过求取固有频率和固有形式来检查且量化该试样出现的振动性能。模态分析的结果(也即是固有特性值、固有频率和固有形式)是针对关于动态负荷方面结构设计的重要参数。模态模型的基础是测得的一个或多个传递函数。在模态分析中，在要检查的试样的一个点上引入力，在另一点上测得试样的响应信号(或反应)并且由此计算出传递函数。通过确定在试样的多个点上的传递函数，求得所谓的模态形式(即振动形式)。根据这些信息可以确定该试样的振动性能。对于试样的固有频率的数量和分布起决定性作用的因素在于：材料的几何结构和物理特性(也即质量和刚性或阻尼)。为了确定出模态参数，通常给要检查的试样以适合的激励源(例如脉冲锤或电动或液压振荡器)通过力冲击进行激励。起激励作用的力可以借助压电式力传感器测得。同时(例如利用加速度传感器、测量麦克风或激光振动计)检测结构响应(Strukturantworten)。随后，通过快速傅里叶变换(FFT/FRF)计算出激励与响应之间的频率响应(或传递函数)。在脉冲锤方法中，对试样的激励是借助于(优选通过模态锤或脉冲锤)脉冲来实现，以便求取传递函数。脉冲锤是配备用于通过脉冲来激励试样的锤。脉冲锤可以设有力传感器。通过安装在试样上的其它传感器可以检查该脉冲在试样中的传递。这种检查会得出例如关于物体的结构特性或声学特性的结论。通过该方法，可以确定出在相应的试样(例如建筑材料或物质材料)内部中的材料缺陷并评估其程度。在声学测量技术中，脉冲锤用于激励出固体声波为了确定出特定试样的传递性能，利用脉冲锤以通常由力传感器已知的力曲线来激励试样。利用固体声波传感器可以确定出试样的振动，并且利用麦克风可以确定出辐射的空气声波。基于这些测得的信号可以计算出试样的传递性能。理想的力冲击在时间上几乎无限短地具有无限幅度，并且由此产生在所有频率上恒定的频谱功率密度。为了获得优化的结果，可如此安放试样，使得该试样可自由振动。一般地，将该试样弹性悬挂或者安放在泡沫材料垫上。为了避免(例如在机动车中)导致干扰的噪声，采用耗费的方法，例如对于机动车中的摩擦制动器，这种摩擦制动器众所周知易于在其操作中以无规律的方式产生噪声，这种噪声由人员感知为不舒服的。如果发生振动的频率落入到大面积的制动构件(或整个制动系统)的固有频率的范围之内，那么这些大面积的制动构件(或整个制动系统)就会被激励成具有大面积出现的位移幅度的振动，正如其在阻尼相对小的情况下的共振中所出现的那样。在周围环境中由此生成的压力波作为干扰噪声进入到人员听觉中。作为对应措施，如此适配制动衬片的物理特性以及几何结构以及其构型，使得尽可能抑制不期望的振动的出现。然而，这同样困难并且不可完全实现。文献DE19903757A1例如提出，在摩擦制动器(或摩擦离合器)的至少一个经摩擦感应的激励频率下引入到制动器构件(或离合器构件)中的振动能量是通过至少一个与该构件连接的共振器的激励来实现，该共振器的第一固有频率调设成激励频率，并且该共振器的面积不足以通过环境传递噪声。出于这个原因，这些构件之一与至少一个共振器连接，该共振器的第一固有频率调设成制动设施(或离合设施)的经摩擦感应的激励频率，并且该共振器的面积不足以通过环境传递噪声。为了在安装(例如安装到机动车中)之前已经能够探测出构件的振动，一般采用振动传感器。为了分析一试样，通常由工业生产线获得该试样，并且然后才进行分析。由于这种耗费的测量方法，因而只能够对单个构件进行抽样式检查。由文献DE248438A1例如已知一种用于对片形固体进行无破坏检验的方法。要检验的工件通过朝向其表面的冲击来实现振动。借助于振动传感器，检测该工件的机械振动，并且将这些机械振动转换成振动电信号。将这些振动电信号供给至精确脉冲声级测量器(-Impuls-Schallpegelmesser)。在经多次放大和滤波之后，产生经频率评估的交流电压信号以及产生直流电压有效值，它们被供给至分析处理电路，并且进行电子分析处理。将要检验的工件以无阻尼且无应力的方式安放在振动激励时出现的振动节点泵(Schwingungsknotenpumpen)上。振动激励器可以构造成摆动体，该摆动体具有嵌入式的经硬化的钢球，该钢球朝向工件表面施加冲击，这种冲击使得该主体达到自由衰减的振动，并且同时产生声音。由文献DE102016221761A1已知一种用于处理发生振动的机械构件的动态特性的方法及设备。分析设备以实时的方式监测该机械构件的振动。如果机械构件的动态特性低于阈值且接近该阈值，那么分析设备提供如下实时信息：该机械构件的振动接近阈值。分析设备基于低于阈值且接近该阈值的振动数据来获得该机械构件的动态特性。动态特性的变化会影响到振动接近该阈值的程度。由文献EP0906560B1已知用于以无破坏的方式确定出试样的刚性、强度和/或结构特性的方法及设备。为此，将试样传送到具有可摆动臂以及具有冲击体的检验装置中。借助于冲击体，使得试样处于具有至少一种固有谐振的自由振动中，从而能够通过确认这些振动来确认试样的机械特性。最后，由文献DE102014116034A1已知用于求取柔性测量对象的机械特性的设备及方法，具有第一固定设备以及第二固定设备，借助该第一固定设备可将测量对象以可松脱地固定的方式紧固在第一位置上，借助该第二固定设备可将测量对象以可松脱地固定的方式紧固在其与第一侧对置的侧上。第一固定设备与第一执行器连接，通过第一执行器可将机械激励引入到测量对象中。此外，该设备具有用于控制执行器的控制单元以及用于探测该测量对象在紧固状态下的3D表面的光学传感器系统。测量对象的机械特性通过第一和第二分析处理单元借助于模态分析来求取。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于求取具有铁磁材料成分的试样(1)的机械特性的设备(10)，所述试样特别是用于机动车的制动衬片，所述机械特性例如是固有频率、阻尼或者固有振动形式，/n其特征在于，/n设有电磁执行器(2)、特别是电磁体，用于将磁吸引力施加到试样(1)上，从而所述执行器(2)将力冲击施加到试样(1)上，并且使试样(1)处于振动，该振动的频谱包含该试样(1)的至少一种固有频率振动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于求取具有铁磁材料成分的试样(1)的机械特性的设备(10)，所述试样特别是用于机动车的制动衬片，所述机械特性例如是固有频率、阻尼或者固有振动形式，
其特征在于，
设有电磁执行器(2)、特别是电磁体，用于将磁吸引力施加到试样(1)上，从而所述执行器(2)将力冲击施加到试样(1)上，并且使试样(1)处于振动，该振动的频谱包含该试样(1)的至少一种固有频率振动。


2.根据权利要求1所述的设备(10)，
其特征在于，
所述执行器(2)布置成在初始状态下特别是借助于保持设备(11)对置于试样(1)悬挂。


3.根据权利要求2所述的设备(10)，
其特征在于，
所述执行器(2)借助于至少一个阻尼元件(9)保持在所述保持设备(11)上。


4.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，
其特征在于，
设有输送装置，用于将多个试样(1)以前后相继的布置方式输送通过所述设备(10)，并且
所述执行器(2)将磁吸引力以节拍方式施加到试样(1)上。


5.根据权利要求4所述的设备(10)，
其特征在于，
所述输送装置由非铁磁材料制成。


6.根据权利要求1至5之一所述的设备(10)，
其特征在于，
所述执行器(2)具有致动头(3)，用于将力冲击引入到试样(1)上。


7.根据权利要求1至6之一所述的设备(10)，
其特征在于，
设有传感器单元(5)，用于以光学和/或声学方式检测经激励的试样(1)的固有频率振动，所述传感器单元特别是麦克风或激光振动计。


8.根据权利要求7所述的设备(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·G·L·苏埃蒂，
申请(专利权)人：泰明顿服务责任有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE