[发明专利]干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试系统及盘盘模块

说明书

本发明公开的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，属于光学测量领域。干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统主要由工况模拟模块和红外测试模块构成。工况模拟模块包括控制器、电机、压缩机、加热器、执行机构和盘盘模块；红外测试模块包括红外测温探头、信号调理箱、采集卡和上位机；所述系统能够高精度模拟出生产和生活中出现的各种干式滑动摩擦副界面瞬态温度值。本发明还提供一种能够实现干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟和测试的盘对盘滑摩结构模块，具有的优势：内埋红外测温探头，采用非接触式的测温结构设计，温度响应时间快，误差小；结构简单，便于更换摩擦样件；温度模拟范围大，能够实现‑30℃‑500℃的工况模拟。

技术领域

本发明涉及一种干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统，属于光学测量领域。

背景技术

滑动摩擦，即为一个物体在另一个物体表面滑动时，接触界面产生的阻碍相对运动的现象。干式滑动摩擦出现在生产和生活中的各个角落，例如滑梯、铁轨、干式离合器和制动器。我们需要了解摩擦副界面的瞬态温度场，以分析接触表面的摩擦性能、物化特性和机械形变等等，从而更好地改善摩擦元件的性能，提高使用寿命。目前针对物件的表面瞬态温度测试设备主要分为接触式和非接触式两种测量方案，例如光纤传感器和热电偶等是接触式温度测量设备，红外热成像和红外测温探头等属于非接触式温度测量设备。

现有的干式滑动摩擦副界面瞬态温度测量方案主要应用于产品研发和基础科研领域。例如，吴金贵(专利申请号201710164291.1)提出了一种基于FPGA的瞬态温度测量系统，但针对滑动摩擦领域，未充分考虑测温系统的安装空间等问题；在高速飞行器领域，吴大方(专利申请号200610113792.9)等人提出了一种碳纤维复合材料高速飞行器整流罩表面瞬态温度测量设备，该设备采用热电偶接触式测温的方案，信号响应速度存疑且设备应用场合过于单一；在干式离合器的应用中，张志刚(专利申请号201210416067.4)提出了应用红外测温技术在离合器摩擦片一侧进行打孔测温的方案，但整个系统兼容性不好，仅应用于离合器领域，且需要动用离合器实物进行安装，成本较高；与上述类似的还有王立勇(专利申请号201510411770.X)等人提出的一种湿式离合器摩擦副温度测量系统和测量方法，同样存在类似的问题。由此可见，在干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试方面，虽然可选技术方案较多，但均存在上述或大或小的不足之处。

目前针对物件的表面瞬态温度测试设备主要分为接触式和非接触式两种测量方案，例如光纤传感器和热电偶等是接触式温度测量设备，红外热成像和红外测温探头等属于非接触式温度测量设备。首先，接触式测温方案需要将传感器埋入任意一侧的摩擦元件中，即温度测量值并非真实接触界面温度，因而误差较大，并且接触式测温方案普遍动态响应速度较慢；非接触式测温方案虽然相应速度较快，但大多受限于空间和摩擦元件的光学特性，不能很好地测到面面接触式摩擦副界面瞬态温度，因而也具有较大误差；对于广泛应用于各个领域的干式摩擦元件，目前的界面瞬态温度模拟和测试设备很难再现出实际摩擦中的摩擦材料、环境温度、相对转速等工况；另外，应用于单个领域的干式摩擦副瞬态温度测量设备需要嵌入式安装，对于重型机械来说成本较高，系统复杂且兼容性不好。

发明内容

针对现有技术中表面瞬态温度测试设备的不足，本发明公开的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与红外测试系统要解决的技术问题为：提供能够应用于多领域的干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试系统，能够高精度模拟出生产和生活中出现的各种干式滑动摩擦副界面瞬态温度值。本发明具有如下优点：采用打孔式的非接触式测温方案，能够很大限度地减少误差；在模拟过程中能够再现出实际工况，使模拟的温度值更具可信度；便于更换摩擦样件，适用于各领域和各种摩擦材料；结构简便，仅需加工小型样件，能够很大限度地节约成本。