擦磨損試驗。本發(fā)明選擇尺寸較小，且含有被加工成窄帶摩擦材料的縮比試環(huán)，在摩擦試驗 過程中，產(chǎn)生的摩擦熱能夠迅速消散，相比于1:1臺架試驗，大幅降低了兩次摩擦試驗間的 試環(huán)冷卻時間，大幅縮短試驗周期，且選用的盤對盤式摩擦制動試驗機可高度模擬實際試 環(huán)的工況，因而，本發(fā)明將摩擦材料加工成相應的窄帶，于盤對盤式摩擦制動試驗機上，可 高效率地獲得大量有效的磨損原始數(shù)據(jù)。
[0054] 本發(fā)明針對離合器用銅基粉末冶金濕式摩擦材料，提供一種構(gòu)建離合器用銅基粉 末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的有效方法，并可得到某一速度或載荷下磨損量隨載荷或 速度變化的二維磨損圖及某一速度、載荷下的磨損量值，且基于所構(gòu)建的磨損圖，能夠得出 該材料的磨損量隨速度和載荷的變化規(guī)律，可預測該材料在不同工況條件下的磨損量及使 用壽命，具有重要的工程應用價值和理論指導意義。
【附圖說明】
[0055] 附圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0056] 附圖2為實施例1、2所制備的縮比試環(huán)及對偶試環(huán)的示意圖；
[0057] 附圖3為實施例1所用摩擦制動試驗機結(jié)構(gòu)簡圖；該圖中1為慣量盤、2為軸承、3 為離合器、4為磨頭、5為對偶試環(huán)、6縮比試環(huán)（摩擦試環(huán)）、7為氣缸、8為皮帶、9為電機、 10為機床、11為潤滑油箱；
[0058] 附圖4為根據(jù)實施例1所得實驗數(shù)據(jù)所作的v-p-w三維曲面圖；
[0059] 附圖5為附圖4的三維等高線圖；
[0060] 附圖6為附圖4中，P=0.345時，磨損量隨速度變化曲線圖；
[0061] 附圖7為附圖4中，V= 56. 78m/s時，磨損量隨載荷變化曲線圖。
[0062] 附圖8(a)為1:1臺架試驗所得摩擦曲線，附圖8(b)為本發(fā)明縮比實驗所得摩擦 曲線。
【具體實施方式】
[0063] 本發(fā)明關(guān)于銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖構(gòu)建方法的流程圖如圖1所 示，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方法的【具體實施方式】做詳細說明。
[0064] 該方法具體實現(xiàn)過程如下：
[0065]步驟一
[0066]取銅基粉末冶金濕式摩擦材料，根據(jù)實際試環(huán)的形狀和尺寸（?520X470mm)，將 摩擦材料按縮比常數(shù)加工成縮比試環(huán)（其尺寸為?67X61mm);所述縮比試環(huán)的帶徑比與 實際試環(huán)相同，且材質(zhì)與實際試環(huán)的材質(zhì)一致；所述縮比常數(shù)包括縮比試環(huán)與實際試環(huán)的 中徑縮比Cg、承受熱負荷體積縮比Cv;所述Cg的取值為0. 13;所述Cv的取值為0. 1;
[0067] 同時取30CrMnSiVA鋼按設計尺寸加工成對偶試環(huán)（其尺寸為?75X53mm);
[0068] 對偶試環(huán)與縮比試環(huán)的示意圖為圖2 ;
[0069]步驟二
[0070]將步驟一所得縮比試環(huán)和對偶試環(huán)置于盤對盤式摩擦制動試驗機上（其結(jié)構(gòu)如 圖3所示），采用相似性原理進行實驗；實驗時，控制縮比試環(huán)初速度u、載荷P、能量密度 與實際工況中相同；得到一系列不同制動初速度和載荷下的線性磨損量W'的原始數(shù)據(jù)；
[0071] 所述縮比試環(huán)的線速度為摩擦試環(huán)中徑處制動初速度；即：
[0072] u =〇?r=23inr(式1)
[0073] 式1中，w為角速度；n為轉(zhuǎn)速；r為縮比試環(huán)的中經(jīng)。
[0074] 所述載荷為歸一化的載荷P;其計算方法為：
[0075] P=P V〇s (式2)
[0076] 式2中〇 3為摩擦試環(huán)的抗壓強度，所述〇 3的取值為材料的實測值30. 89MPa;P' 為摩擦試環(huán)摩擦表面的載荷；所述P' =F/An，其中F為加載力，AnS摩擦試環(huán)受摩擦的面 積。由于P'為摩擦試環(huán)摩擦表面的載荷和抗壓強度〇s會同時影響摩擦過程中兩表面的 接合情況和實際接合面積，因此，在本發(fā)明需要定義摩擦表面的載荷與試樣材料的抗壓強 度的比值為無量綱載荷P。
[0077] 線性磨損量W'通過下述方法轉(zhuǎn)化成磨損量W:
[0078] W=W?An/Q(式 3)
[0079] 式3中，W'為線性磨損量;An為摩擦試環(huán)受摩擦的面積；Q為制動能量。
[0080] 步驟三
[0081] 用MATLAB軟件對所有原始數(shù)據(jù)進行插值處理后，將數(shù)據(jù)導入磨損分析程序中，構(gòu) 建以初速度u、載荷P和磨損量W為坐標參量的銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖， 并得到某一線速度或載荷下磨損量隨載荷或速度變化的二維磨損圖及某一線速度、載荷下 的磨損量值。在本實施例中，該操作是將處理后的數(shù)據(jù)導入磨損分析程序中，得出如圖4和 圖5所示磨損量隨載荷和速度變化的三維磨損圖，從圖4、5中可以明確知曉材料磨損量隨 速度和載荷的變化規(guī)律。另外，輸入一定的載荷或速度值，可得到磨損量隨速度或載荷變化 的二維磨損圖（見圖6、圖7);同時，輸入一定的載荷和速度值，可直接得出材料在該摩擦工 況下的磨損量。
[0082] 在本發(fā)明中，所述幾何條件為縮比試環(huán)摩擦材料（?67X61mm)的帶徑比與實際 試環(huán)（?520X470mm)相同；所述縮比常數(shù)包括縮比試環(huán)與實際試環(huán)的中徑縮比Cg、承受熱 負荷體積縮比〇,所述縮比常數(shù)的取值范圍為0. 1-0. 5,優(yōu)選Cg為0. 13,優(yōu)選Cv為0. 1。
[0083] 在本發(fā)明中所述介質(zhì)條件是，實驗時，由縮比試環(huán)所構(gòu)成摩擦副的介質(zhì)條件。所述 由縮比試環(huán)所構(gòu)成摩擦副的介質(zhì)條件為摩擦副材質(zhì)及物理性質(zhì)與實際試環(huán)的相一致。所述 由縮比試環(huán)所構(gòu)成摩擦副的介質(zhì)條件必須和實際工況一致。
[0084] 在本發(fā)明中所述由縮比試環(huán)所構(gòu)成摩擦副的邊界條件為試驗的邊界條件。如摩擦 試驗中摩擦副的滑動速度與接觸載荷等。所述由縮比試環(huán)所構(gòu)成摩擦副的邊界條件必須和 實際工況一致。
[0085] 實施例2
[0086] 為了說明本發(fā)明所得數(shù)據(jù)的有效性，發(fā)明人還進行以下對比試驗：
[0087] 將實施例1步驟所述的縮比試驗在表1的條件參數(shù)下與1:1臺架試驗進行對比； (二者的工況環(huán)境基本一致）
[0088] 表1試驗參數(shù)對比
[0089]
【主權(quán)項】
1. 一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法，其特征在于，包括下述步 驟： 步驟一 取銅基粉末冶金濕式摩擦材料，依據(jù)相似性原理，根據(jù)實際試環(huán)的形狀和尺寸，將摩擦 材料按縮比常數(shù)加工成縮比試環(huán)；所述縮比試環(huán)摩擦材料的帶徑比與實際試環(huán)相同，且材 質(zhì)與實際試環(huán)的材質(zhì)一致；所述縮比常數(shù)包括縮比試環(huán)與實際試環(huán)的中徑縮比Cg、承受熱 負荷體積縮比Cv ;所述縮比常數(shù)的取值范圍為0. 1-0. 5 ; 步驟二 將步驟一所得縮比試環(huán)置于盤對盤式摩擦制動試驗機上，采用相似性原理進行實驗； 實驗時，控制縮比試環(huán)的初速度《、載荷P及能量密度與實際工況中相應參數(shù)的數(shù)值相同； 得到一系列不同制動初速度和載荷下線性磨損量W'的原始數(shù)據(jù)； 步驟三 用MATLAB軟件對所有原始數(shù)據(jù)進行插值處理后，構(gòu)建以初速度u、載荷P和磨損量W 為坐標參量的銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖，并得到某一線速度或載荷下磨損量 隨載荷或速度變化的二維磨損圖及某一線速度、載荷下的磨損量值；所述磨損量W是通過 下述公式計算得出的： ff = r -An/Q (式 1) 式1中， W'為線性磨損量； An為摩擦試環(huán)受摩擦的面積； Q為制動能量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法，其 特征在于；所述縮比試環(huán)的線速度為摩擦試環(huán)中徑處制動初速度；即： u = o ?r = 23inr (式 2) 式2中，《為角速度；n為轉(zhuǎn)速；r為縮比試環(huán)的中經(jīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法，其 特征在于；所述載荷為無量綱載荷P ;其計算方法為： P = P V 〇 s (式 3) 式3中〇s為摩擦試環(huán)的抗壓強度；P'為摩擦試環(huán)摩擦表面的載荷；所述P' =F/An， 其中F為加載力，An為摩擦試環(huán)受摩擦的面積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法，其 特征在于：所述Cg的取值為0. 13 ;所述Cv的取值為0. 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法，其 特征在于：所用縮比試環(huán)的尺寸為?67X61mm ;對偶試環(huán)的尺寸為〇75X53mm，對偶試環(huán) 的材質(zhì)為30CrMnSiVA鋼。
【專利摘要】本發(fā)明涉及離合器用摩擦材料技術(shù)領(lǐng)域，特別提供一種構(gòu)建銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖的方法。其包括以下步驟：1)依據(jù)相似性原理，利用盤對盤式摩擦制動試驗機對加工成窄帶的銅基粉末冶金濕式摩擦材料進行摩擦磨損試驗，以獲得材料原始數(shù)據(jù)；2)對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)值處理，得出構(gòu)建三維磨損圖的源數(shù)據(jù)；3)用MATLAB軟件對源數(shù)據(jù)進行插值處理，構(gòu)建以速度、載荷和磨損量為坐標參量的銅基粉末冶金濕式摩擦材料三維磨損圖。本發(fā)明基于所構(gòu)建的磨損圖，能夠得出銅基粉末冶金濕式摩擦材料磨損量隨速度和載荷的變化規(guī)律，可預測其在不同工況條件下的磨損量及使用壽命，具有重要的工程應用價值和理論指導意義。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號】CN104655508
【申請?zhí)枴緾N201510050683
【發(fā)明人】姚萍屏, 譚慧強, 貢太敏
【申請人】中南大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月30日