一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机，属于摩擦材料试验机领域，确切地说属于小样惯性试验机。本实用新型专利技术以组合式闸片上的一个粉末冶金摩擦块为试样、采用定尺寸的制动盘、专门设计的制动钳、机电混合模拟惯性制动加载。摩擦线速度、摩擦面比压、摩擦面单位面积摩擦功与全尺寸惯性台架测试参数相同。并可执行全尺寸惯性台架测试标准，生成内容形式相同的试验报告。测试结果与全尺寸台架具有很高的可比性和一致性。这种小样惯性试验机具有投资少、占地小、节能、省时的优点，用于摩擦材料配方研发、材料筛选和工艺过程控制方面的测试，可替代全尺寸台架80％的前期测试工作量，尤其适合粉末冶金摩擦材料科研测试。研测试。研测试。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机


[0001]一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机，属于摩擦材料试验机领域，确切地说属于小样惯性试验机。

技术介绍

[0002]车速较高的轨道车辆，尤其是高铁列车制动器闸片大多采用粉末冶金材料制成，为了防止开裂和方便制造，粉末冶金闸片多为组装方式制成。就是把粉末冶金材料压制成六边形或圆形片状摩擦块，再将多个摩擦块用铆接或螺钉规则地装在闸片钢背上。
[0003]现有技术要检测闸片的摩擦磨损性能，主要靠全尺寸的制动器惯性试验台。这种试验台设备巨大，造价昂贵，主电机一般400kW以上，运行成本很高。一次完整的测试往往需要十几万元，且由于国内设备很少，还要排队等候。如果是原材料和配方筛选或生产过程质量测试，用全尺寸惯性台架的花费让人望而却步。
[0004]现有技术缩比试验方法多采用绝对缩比原理。这种方法以摩擦面面积比为缩比系数，所以摩擦盘尺寸必须根据测试对象参数变化，导致试件准备工作量大、周期长、成本高，设备也相对复杂。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本技术采用相对缩比方式，固定摩擦盘的尺寸，从而使试件准备变得简单。
[0006]本技术认为既然闸片是多个摩擦块组合而成，如果用一个摩擦块作为测试对象，要得到与全尺寸惯性台架一致性和可比性的结果，按照相似理论下列参数必须与全尺寸台架一致相同：
[0007](1)试验机应遵循能量守恒原理，采用惯性制动方式；
[0008](2)摩擦线速度相同；
[0009](3)摩擦面比压相同；
[0010](4)摩擦面上的单位面积摩擦功相同；
[0011](5)摩擦对偶(制动盘)材质相同；
[0012](6)摩擦对偶(制动盘)热容比基本相同；
[0013](7)与全尺寸台架测试程序相同。
[0014]按照上述一致性原则，本技术提出了一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机，主要由驱动电机系统A、静力矩加载系统B、机械惯性飞轮系统C、无线测温传输单元D、试件制动单位E、液压制动压力单元F和风冷除尘单元G组成。
[0015]其中，驱动电机系统A由主电机1和联轴器2组成，主电机1通过联轴器2与主轴6连接；主轴6两端支承在后轴承座9和前轴承座10上；
[0016]静力矩系统B由减速电机3、从动齿轮4和离合齿套5组成；减速电机3借助减速机座 41支承在机座35上，减速电机3的输出轴上装有主动齿轮40，主动齿轮40与从动齿轮4啮合；
后轴承座9上装有套筒37，法兰Ⅱ38借助滚动轴承39支承在套筒37上，从动齿轮4则装在法兰Ⅱ38上；法兰Ⅱ38上制有外齿，离合齿套5套装在法兰Ⅱ38的外齿上，当拨叉42推动离合齿套5向左移动时，离合齿套5就会与主轴6后端上的联轴器2上的外齿啮合，实现静力矩的传递；拨叉42由气缸44推拉实现静力矩系统B与主轴6的离合。
[0017]机械惯性飞轮系统C主要由固定飞轮7和可拆飞轮组8组成；所述主轴6的中间部位有法兰，法兰两侧为锥面；固定飞轮7用高强螺栓固定在法兰上；可拆飞轮组8分为二组，装在主轴6的锥面部位，依次与固定飞轮7联接或拆下。
[0018]机械惯性飞轮系统C还包括：飞轮吊架11和飞轮吊具12；所述飞轮吊架11的两个支腿分别固定在后轴承座9和前轴承座10两个轴承座上；飞轮吊架11的横梁为圆柱形截面，飞轮吊具12套装在横梁上可左右移动；飞轮吊具12上的吊钩可钩在飞轮组8上的沟槽内将可拆飞轮组8吊起并移开。
[0019]无线测温传输单元D由固定线圈盘13、旋转线圈盘14、发射器15、温度传感器50组成，固定线圈盘13固定在前轴承座10上，旋转线圈盘14套装在主轴6上，发射器15则装在旋转线圈盘14上，温度传感器50安装在制动盘17内部。
[0020]试件制动单元E由制动盘17、制动钳18、支架19和力传感器20组成；制动盘17与主轴6前端的法兰Ⅰ16连接；制动钳18主要由钳体21、力臂22、试件座23、试件夹24、制动缸25、夹紧力传感器26和调整螺母27组成；制动缸25一端依次通过夹紧力传感器26和调整螺母27与钳体21一侧连接，另一端与钳体21另一侧连接；钳体21端部通过试件座23与试件夹24固定试样；
[0021]钳体21安装在力臂22上，力臂22端部借助销轴45固定在支架19上；力传感器20设置在力臂22下方，力传感器20底部通过传感器座46安装在在支架19上，力传感器20与力臂22上设置在钳体21下方的顶杆相接触，以用于测量制动钳18的制动摩擦力。限位杆 47安装在支架19和力臂22中间，用于限制钳体的反弹。支架19与机座导轨48滑动连接，使制动钳18在机座导轨48上可相对制动盘17径向调整以改变摩擦半径。
[0022]制动缸25由液压制动单元F提供伺服液压，所述的液压制动单元F采用电动伺服压力发生器。专利号为(202020020369X；2020100117453)。
[0023]风冷除尘单元G由风机28、除尘箱29、滤筒30、冷凝器31、风管32、阀门33和吹风嘴34组成。
[0024]风机28安装在制动盘17下方，通过风管32将风送入除尘箱29中，除尘箱29中设有若干滤筒30，冷凝器31用螺钉固定在除尘箱29的冷凝器安装斜板49上，所述的风在除尘箱 29中经滤筒30过滤除尘，再经过冷凝器31降温后，由风管32、吹风嘴34吹送至制动盘17 处；冷凝器31与安装在室外的制冷室外机通过管路连接。
[0025]上述系统全部安装在机座35之上。电控系统H主要由变频器、供电电路、数据采集电路、计算机和显示器组成。
[0026]变频器与主电机1连接，供电电路用于为各个单元提供驱动电压，数据采集电路用于将力传感器20和夹紧力传感器26采集的数据传输至计算机，计算机通过显示器显示所采集的数据，变频器、计算机和显示器集中安装在电控柜36内。
[0027]小样测试与全尺寸测试关系换算
[0028]为了用全尺台架试验标准测试，小样试验机与全尺寸台架参数应进行换算：
[0029]具体换算如下：
[0030](1)需输入的全尺寸惯性台架测试参数：
[0031]轴荷G(kg)、车轮滚动直径D(m)、制动盘数Z1，制动器数Z2、制动片数Z3，闸片摩擦片块数Z4，制动摩擦半径R(m)，车速v(km/h)，制动钳杠杆比i，制动缸活塞直径d (cm)，制动管路压力p(bar)。
[0032](2)小样试验需換算得出的参数：
[0033]制动摩擦半径：r＝0.14～0.16(m)(已知)
[0034]加载惯量：I(kg
·
m2)
[0035]主轴转数：n(rpm)
[0036]制动钳夹紧力：F(kg
·
f)
[0037](3)与全尺寸台架参数换算式：
[0038]加载惯量：
[0039]主轴转速
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机，其特征在于，其主要由驱动电机系统A、静力矩加载系统B、机械惯性飞轮系统C、无线测温传输单元D、试件制动单位E、液压制动压力单元F和风冷除尘单元G组成；其中，驱动电机系统A由主电机(1)和联轴器(2)组成，主电机(1)通过联轴器(2)与主轴(6)连接；主轴(6)两端支承在后轴承座(9)和前轴承座(10)上；静力矩系统B由减速电机(3)、从动齿轮(4)和离合齿套(5)组成；减速电机(3)借助减速机座(41)支承在机座(35)上，减速电机(3)的输出轴上装有主动齿轮(40)，主动齿轮(40)与从动齿轮(4)啮合；后轴承座(9)上装有套筒(37)，法兰Ⅱ(38)借助滚动轴承(39)支承在套筒(37)上，从动齿轮(4)则装在法兰Ⅱ(38)上；法兰Ⅱ(38)上制有外齿，离合齿套(5)套装在法兰Ⅱ(38)的外齿上，当拨叉(42)推动离合齿套(5)向左移动时，离合齿套(5)就会与主轴(6)后端上的联轴器(2)上的外齿啮合，实现静力矩的传递；拨叉(42)由气缸(44)推拉实现静力矩系统B与主轴(6)的离合；机械惯性飞轮系统C主要由固定飞轮(7)和可拆飞轮组(8)组成；所述主轴(6)的中间部位有法兰，法兰两侧为锥面；固定飞轮(7)用高强螺栓固定在法兰上；可拆飞轮组(8)分为二组，装在主轴(6)的锥面部位，依次与固定飞轮(7)联接或拆下；试件制动单元E由制动盘(17)、制动钳(18)、支架(19)和力传感器(20)组成；制动盘(17)与主轴(6)前端的法兰Ⅰ(16)连接；制动钳(18)主要由钳体(21)、力臂(22)、试件座(23)、试件夹(24)、制动缸(25)、夹紧力传感器(26)和调整螺母(27)组成；制动缸(25)一端依次通过夹紧力传感器(26)和调整螺母(27)与钳体(21)一侧连接，另一端与钳体(21)另一侧连接；钳体(21)端部通过试件座(23)与试件夹(24)固定试样；钳体(21)安装在力臂(22)上，力臂(22)端部借助销轴(45)固定在支架(19)上；力传感器(20)设置在力臂(22)下方，力传感器(20)底部通过传感器座(46)安装在支架(19)上，力传感器(20)与力臂(22)上设置在钳体(21)下方的顶杆相接触，以用于测量制动钳(18)的制动摩擦力；限位杆(47)安装在支架(19)和力臂(22)中间，用于限制钳体的反弹；支架(19)与机座导轨(48)滑动连接，使制动钳(18)在机座导轨(48)上可相对制动盘(17)径向调整以改变摩擦半径；制动缸(25)由液压制动单元F提供伺服液压；风冷除尘单元G用于对制动盘(17)进行风冷降温和除尘。2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动闸片摩擦磨损小样惯性试验机，其特征在于，机械惯性飞轮系统C还包括：飞轮吊架(11)和飞轮吊具(12)；所述飞轮吊架(11)的两个支腿分别固定在后轴承座(9)和前轴承座(10)两个轴承座上；飞轮吊架(11)的横梁为圆柱形截面，飞轮吊具(12)套装在横梁上可左...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利宁，高越，韩君，刘大欣，吴亚文，苏广平，丛春梅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：