姜禮義 黃長城 姜志堅 吳沨

【摘要】目前國內(nèi)普遍采用定速式摩擦試驗機(jī)對汽車襯片的摩擦性能進(jìn)行測試，該方法存在測量繁瑣、高溫操作、粉塵污染等缺點(diǎn)。本文研究將位移傳感器應(yīng)用到定速式摩擦試驗機(jī)上，來實現(xiàn)摩擦性能試驗的自動化檢測。

【關(guān)鍵詞】襯片摩擦性能自動化檢測

1、概述

汽車制動器襯片[1]是汽車制動系統(tǒng)中的必不可少的功能零部件之一，襯片的摩擦性能優(yōu)劣將直接影響到汽車在制動過程中的操作性、安全性和舒適性。GB5763-2008標(biāo)準(zhǔn)[2]中明確規(guī)定了各類襯片的摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù)允許偏差及磨損率等指標(biāo)的要求，規(guī)定了試驗設(shè)備應(yīng)符合JC/T1065標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。摩擦性能試驗的主要步驟：a.將試片裝入支撐臂內(nèi)，在100℃以下進(jìn)行初次磨合，至接觸面達(dá)95%以上；b.取出試片，測10個厚度值，重新裝入支撐臂內(nèi)；c.在試驗溫度100℃時，測定圓盤旋轉(zhuǎn)5000轉(zhuǎn)期間的摩擦力，重復(fù)步驟b；d.在各個試驗溫度150℃、200℃、250℃、300℃、350℃時，按步驟c進(jìn)行同樣試驗；e.在最高試驗溫度測定結(jié)束后，從最高試驗溫度起每降50℃時，測定圓盤1500轉(zhuǎn)期間的摩擦力，一直測至100℃。

2、存在的問題

以咸陽新益摩擦密封設(shè)備有限公司生產(chǎn)的XD-MSM型定速式摩擦試驗機(jī)[3]為例，在進(jìn)行步驟c和步驟d的過程中都需要將試片取出測量厚度并重新裝回去，這個階段會存在以下幾個問題：1.將試樣反復(fù)取出和裝入高溫的設(shè)備夾具中，對人員操作要求非常高，存在被燙傷的危險；2.在試樣厚度測試過程中，定速轉(zhuǎn)盤的溫度無法穩(wěn)定，過高或者過低會對接下去的試驗產(chǎn)生影響；3.高溫和高速摩擦?xí)p試樣使得周圍環(huán)境里產(chǎn)生試驗粉塵及異味，長期接觸對檢驗人員的健康不利；4.試樣經(jīng)過反復(fù)地取出、測量和裝入，既增加人為誤差，也增加誤操作的幾率。若其中一次試樣裝夾有誤，在試驗過程中試樣可能飛出夾具，不僅損壞試樣影響整個試驗，而且還可能威脅到檢驗人員的人身安全。所以對原試驗方法改進(jìn)及檢測設(shè)備自動化改造非常必要。

3、設(shè)備改造

3.1硬件改造

a.激光位移傳感器b.反射平面固件c.支撐架d.試驗樣片e.轉(zhuǎn)盤臺架

采用日本進(jìn)口基恩士KL-2001型激光位移傳感器a，對XD-MSM型定速式摩擦試驗機(jī)進(jìn)行改造。將傳感器固定在設(shè)備主體支架下側(cè)，在試片支撐架c中心位置設(shè)置反射平面固件b，調(diào)整反射面與傳感器的初始距離為25mm左右。試驗過程中，隨著試片d的持續(xù)磨損，支撐架也隨之下降，傳感器與反射面之間距離增大。當(dāng)一階段摩擦試驗完成后通過測量位移變化量和摩擦力來計算試樣的磨損率，安裝位置如圖1所示。

3.2軟件設(shè)計

測試界面（圖2）：1）可對基本參數(shù)進(jìn)行快速設(shè)置；2）在界面上方為摩擦系數(shù)、溫度和轉(zhuǎn)盤曲線圖，下方有主電機(jī)、電加熱器、抽風(fēng)機(jī)和水閥，點(diǎn)擊相應(yīng)部位可隨時控制啟停；3）左側(cè)有設(shè)定溫度、設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)和張力零位按鈕；4）右側(cè)有前一溫度段試驗結(jié)果顯示，含全平均摩擦力、后平均摩擦力，摩擦系數(shù)、試驗前厚度、試驗后厚度、厚度差和磨損率。

軟件功能：1）設(shè)有報警功能，當(dāng)停水或者加熱管損壞導(dǎo)致的試驗溫度超限或者試片損壞脫離導(dǎo)致的位移超限時，設(shè)備可自動停機(jī)保護(hù)；2）可設(shè)置各溫度段的位移偏差值，對檢測結(jié)果進(jìn)行修正；3）全程自動采集摩擦力和位移值計算摩擦系數(shù)和磨損率，在一溫度段試驗完成后自動進(jìn)入下一溫度段試驗，無需人工測量或數(shù)據(jù)輸入；4）每個試驗溫度段的試驗數(shù)據(jù)將在本試驗溫度段結(jié)束后自動保存，如果意外中斷可繼續(xù)試驗，防止數(shù)據(jù)丟失；5）試驗方式可選擇手動或者自動，手動方式過程中在進(jìn)行下一個溫度段試驗前可以對試驗溫度進(jìn)行選擇設(shè)置，試驗過程更加靈活。

4、檢測結(jié)果及分析

使用由浙江耐磨達(dá)剎車片有限公司提供的同一批次試驗樣片進(jìn)行摩擦性能試驗。試片為4類汽車襯片，指定摩擦系數(shù)為0.40，規(guī)格25mm×25mm×7mm，數(shù)量4片。進(jìn)行試驗溫度100℃至350℃的手動檢測試驗和自動檢測試驗。以手動檢測結(jié)果作為真實值，摩擦系數(shù)[4]最大差值為0.02，最大偏差值為-5.0%（見表1）；磨損率[5]最大差值為0.03（10-7cm3/（N·m）），最大偏差值為-4.5%（見表2）。自動檢測結(jié)果的偏差均未超出±5%的偏差，說明試驗數(shù)據(jù)是可靠的、合理的。

5、總結(jié)

本文中研究的定速式摩擦試驗機(jī)自動化檢測技術(shù)具有智能、高效、綠色、安全等優(yōu)點(diǎn)，降低了操作要求，減少了人為誤差，保護(hù)了人身健康安全。

可以與GB 5763標(biāo)準(zhǔn)起草單位進(jìn)行技術(shù)合作，改進(jìn)摩擦性能試驗方法，實現(xiàn)自動化檢測設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。同時向相關(guān)的汽車襯片制造企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用，以提高企業(yè)產(chǎn)品自主檢測能力，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)競爭力。該項目將能夠促進(jìn)汽車制動襯片配套企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提升行業(yè)國際競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]于自強(qiáng)，李爽.著力技術(shù)創(chuàng)新提高核心競爭力——汽車用制動器襯片國內(nèi)外生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].產(chǎn)品可靠性報告. 2008（1）.

[2] GB5763-2008，汽車用制動器襯片[S].

[3]JC/T 1065-2007，定速式摩擦試驗機(jī)[S].

[4]周永俊.定速式摩擦試驗?zāi)Σ料禂?shù)測量不確定度評定報告[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（15）.

[5]孫慶華，等.定速式摩擦試驗機(jī)磨損率測量不確定度評定分析[J].北京汽車，2015（6）.