一种盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置

摘要

本发明涉及一种盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置，其包括测试系统和支撑系统，所述测试系统包括非接触式位移计、非接触式位移计安装支架、热电偶和热电偶安装支架；所述非接触式位移计通过非接触式位移计安装支架对称分布在制动盘的两侧，且在除安装制动钳的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布，并与制动盘保持间距；所述热电偶通过热电偶安装支架对称分布在制动盘的两侧，且在除安装制动钳的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布，并与制动盘保持接触；所述非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架安装在支撑系统上。该测试装置价格低廉和实用性强，且测试时精确性高，能够对盘式制动器温度场及热弹性变形达到快速测试的目的。

说明书

技术领域

本发明属于一种测试装置，具体涉及一种盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置。

背景技术

盘式制动器具有散热快、重量轻、构造简单、调整方便、制动效能稳定和热稳定性好等优点而广泛应用于轿车、货车和重型载货车等车辆上。由于制动盘通风槽和内外壁厚度不相等的结构特征以及各种摩擦和热量的相互作用，盘式制动器瞬态温度、法向应力及热弹性变形之间存在着复杂的耦合关系，而盘式制动器的温度场分布特性和热弹性变形的测量，对制动抖动、制动尖叫、制动磨损和制动器热不稳定性等研究具有重要的价值。目前，红外线成像仪之类的设备可测量某一时刻制动盘盘面的温度分布，但响应速度较慢，尚不能满足制动全过程中制动盘盘面温度分布测量的需要，而多普勒测振仪和光斑测振仪之类的设备可精确测量制动盘振动特性，进而转化为盘面位移变化，但其价格昂贵，不具备广泛应用的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种价格低廉且能够快速响应测试的盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置，以实现对盘式制动器的表面温度和热弹性变形的制动全过程测试和快速响应测试。

本发明的技术方案如下：

一种盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置，其包括测试系统和支撑系统，所述测试系统包括非接触式位移计、非接触式位移计安装支架、热电偶和热电偶安装支架；所述非接触式位移计通过非接触式位移计安装支架对称分布在制动盘的两侧，且在除安装制动钳的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布，并与制动盘保持间距；所述热电偶通过热电偶安装支架对称分布在制动盘的两侧，且在除安装制动钳的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布，并与制动盘保持接触；所述非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架安装在支撑系统上。采用以上简单传感器和支撑结构进行合理组合，可以实现对盘式制动器的表面温度和热弹性变形的制动全过程测试和快速响应测试。

进一步，所述装置还包括有定位系统，所述定位系统包括定位齿盘和定位圆盘，定位圆盘与制动盘的中心孔间隙配合，定位齿盘与定位圆盘中心孔通过螺栓连接；所述非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架分别与定位齿盘上的齿配合进行定位。该定位系统可以对测试系统进行更精确的定位，提高整个测试系统的准确度。具体在试验时，应先拆除定位装置，从而减轻测试装置重量及避免定位装置振动对测试装置的干扰。

进一步，所述非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架均为叉头式，具有多个，且分别叉在制动盘两侧，叉头一端固定在支撑系统上，另一端与定位齿盘上的齿配合进行定位。这种支架结构简单，安装方便。

另外，叉头的两叉指上对称分布有安装孔，安装固定非接触式位移计或热电偶，这种安装方式更加牢固，方便。

热电偶的具体采用以下安装结构，可以更好地保证其余制动盘盘面的接触。热电偶与制动盘接触的一端穿过叉指的安装孔，其上装配有热电偶保护头套，热电偶保护头套一侧设有压缩弹簧，压缩弹簧由热电偶安装支架盖板压缩将热电偶压触在制动盘盘面上，所述热电偶安装支架盖板固定在叉指上。

非接触式位移计安装在热电偶安装支架的叉指上的安装孔中，并由螺母锁紧，这种安装形式简单、方便。

进一步，支撑系统由安装支架固定装置和支架组成，非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架的一端安装在安装支架固定装置上，安装支架固定装置又与支架之间连接固定。将安装支架固定装置与支架分开，方便各自的生产制造，并且方便非接触式位移计安装支架和热电偶安装支架的安装。

而为了避免制动器的台架的震动对测试装置的干扰，最好将支架固定在与制动器安装底座分离的一个安装底座上。

有上述结构可见，本测试装置具有以下优点：

1、能实现温度场快速测量：利用热电偶精度高、响应速度快的特性，将其通过热电偶安装支架以一定的弧度分布在制动盘的圆周上，制动盘每旋转一周，可实现制动盘两侧处于热电偶安装支架安装位置处的表面温度的多次测量；同时，制动钳两侧分布也有热电偶安装支架，其上安装的热电偶可测量制动盘进出摩擦区域的温度，这对盘式制动器热-机耦合研究具有重要意义。

2、能实现热弹性变形快速测量：利用非接触式位移计精度高、响应速度快的特性，将其通过非接触式位移计安装支架以一定的弧度分布在制动盘的圆周上，制动盘每旋转一周，可实现制动盘两侧处于非接触式位移计安装支架安装位置处的表面温度的多次测量。

3、能实现传感器的精确定位：采用结构简单合理的定位系统，保证制动盘、定位圆盘和定位齿盘三者之间的同轴度一致。对过对定位齿盘上每个齿的宽度、高度以及齿与齿间的角度的精确计算，保证热电偶安装支架和非接触式位移计安装支架沿径向、轴向和周向的安装精度。

4、采用结构简单合理的支撑系统，对测试系统进行牢固合理的支撑，并避开制动器的台架的震动对测试装置的干扰，提高了测量的精准度。

附图说明

图1是本盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置的结构示意图；

图2是制动钳安装位置示意图；

图3A是制动盘、定位齿盘和定位圆盘之间的装配示意图；

图3B是制动盘、定位齿盘和定位圆盘的结构示意图；

图4A是热电偶的结构示意图；

图4B是热电偶安装支架的结构示意图；

图5A是热电偶的安装示意图；

图5B是图5A的A-A剖视图；

图6A是非接触式位移计的结构示意图；

图6B是非接触式位移计安装支架的结构示意图；

图7A是非接触式位移计的安装示意图；

图7B是图 7A的B-B剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本盘式制动器温度场及热弹性变形测试装置包括测试系统、支撑系统和定位系统。

结合参见图1和图3A和图3B，定位系统包括定位齿盘1和定位圆盘2，定位圆盘2与制动盘3的中心孔间隙配合，定位齿盘1与定位圆盘2中心孔通过螺栓连接。

结合参见图1和图4A河图4B，测试系统包括非接触式位移计4、非接触式位移计安装支架5、热电偶6和热电偶安装支架7。

参见图6A、图6B和图7A和图7B，非接触式位移计安装支架5是一种叉头式的安装支架，且个数具有3个，同时叉在制动盘3的两侧，叉头一端通过螺栓固定在支撑系统的安装支架固定装置8上，另一端与定位齿盘1上的齿卡接进行定位。该叉头的两叉指上对称分布有安装孔，非接触式位移计4安装在非接触式位移计安装支架5的叉指上的安装孔中，并由螺母锁紧。非接触式位移计4通过非接触式位移计安装支架5对称分布在制动盘3的两侧，且在除安装制动钳10的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布3对，并与制动盘保持2.8mm的间距不变。

参见图4A、图4B和图5A、图5B，热电偶安装支架7也是一种叉头式的安装支架，且个数具有6个，同时叉在制动盘3的两侧，叉头一端通过螺栓固定在支撑系统的安装支架固定装置8上，另一端与定位齿盘1上的齿卡接进行定位。该叉头的两叉指上对称分布有安装孔，热电偶6与制动盘3接触的一端穿过叉指的安装孔，其上通过螺纹装配有热电偶保护头套12，热电偶保护头套12一侧穿入压缩弹簧13，压缩弹簧13由叉指上的热电偶安装支架盖板14压缩，从而将热电偶6压在制动盘盘面上且保持接触，热电偶磨损时，通过压缩弹簧13的预紧力可以保证热电偶时刻与制动盘3表面保持合适的接触压力，不需要人工调节热电偶的安装位置。热电偶安装支架盖板14则是通过螺丝、平垫及弹簧垫片紧固在叉指外侧。热电偶6通过热电偶安装支架7对称分布在制动盘的两侧，且在除安装制动钳10的位置之外沿制动盘圆周方向均匀分布6对，并与制动盘保持接触。

参见图1，支撑系统由安装支架固定装置8和支架9组成，安装支架固定装置8上设置有螺纹孔11，非接触式位移计安装支架5和热电偶安装支架7的一端通过螺纹连接在安装支架固定装置8上，安装支架固定装置8与支架9之间通过螺栓连接固定。支架9固定在与制动器安装底座分离的一个安装底座上。