[发明专利]一种摩擦片冲击塑变试验系统

说明书

本发明公开了一种摩擦片冲击塑变试验系统，该系统包括冲击塑变模拟装置、应变信号采集模块、应变信号处理模块、高速摄像机、数字图像处理模块和显控模块；冲击塑变模拟装置直接模拟冲击接触应力导致的接触塑变载荷，复现摩擦片齿面接触塑变疲劳损伤，高速摄像机拍摄高速转动条件下啮合齿面的运动过程图片，数字图像处理模块对运动过程图片进行数字图像技术分析，获得齿面局部的应变时间历程、振动断裂及冲击塑性变形历程；应变信号采集模块采集摩擦片齿面部裂纹扩展局部的断裂应力和裂纹扩展速度信息；显控模块将应变信号处理模块和数字图像处理模块处理完成的信息进行显示。本发明通过接触和非接触的测量方式获取摩擦片齿部的疲劳S‑N特性。

技术领域

本发明涉及一种模拟摩擦片产生冲击塑变的试验系统，属于试验设备技术领域。

背景技术

在车辆运行过程中，换挡操纵元件作为传动系统关键部件，经常出现疲劳断裂、接触面疲劳变形等失效问题，严重影响车辆的制动性能，严重制约了传动装置寿命大幅提升。换挡操纵元件齿部受的载荷为随机载荷，现有摩擦片动态强度试验台上的试验结果分散系数比较大，可比性较差，数据可靠性较低，非常耗时费资，而且对齿部所受载荷类型无法解耦分析。由于轴系的扭振和换挡操纵元件的浮动支撑结构特点，使得换挡操纵元件芯板齿部承受扭振冲击载荷和换挡冲击载荷，是摩擦片芯板齿部产生疲劳裂纹的主要载荷来源。

因此，摩擦片齿部断裂过程中的所受疲劳应力至关重要，为实现摩擦片疲劳寿命设计，需获得摩擦片齿部冲击载荷特征，为此需研制专用的载荷测试装置进行该工况的模拟，同时还需要利用各种监测手段来获取裂纹扩展局部的断裂应力和裂纹扩展速度信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种摩擦片冲击塑变试验系统，能够利用加载装置模拟摩擦片的冲击塑变工况，通过接触和非接触的测量方式获取摩擦片齿部的疲劳S-N特性。

一种摩擦片冲击塑变试验系统，该系统包括冲击塑变模拟装置、应变信号采集模块、应变信号处理模块、高速摄像机、数字图像处理模块和显控模块；

所述冲击塑变模拟装置能够直接模拟冲击接触应力导致的接触塑变载荷，复现摩擦片齿面接触塑变疲劳损伤；

所述高速摄像机拍摄高速转动条件下啮合齿面的运动过程图片；

所述数字图像处理模块对运动过程图片进行数字图像技术分析，获得齿面局部的应变时间历程、振动断裂及冲击塑性变形历程，评估其局部接触参数，推出其冲击载荷作用规律获得冲击载荷谱，获得摩擦片的疲劳S-N特性；

所述应变信号采集模块采集摩擦片齿面部裂纹扩展局部的断裂应力和裂纹扩展速度信息；

所述显控模块将应变信号处理模块和数字图像处理模块处理完成的信息进行显示。

进一步地，所述加载装置中的摩擦片采用喷漆+蚀刻的方法对其外毂局部进行DIC散斑制作，采集区域处设置200W LED灯作为光源，高速摄像机调好焦距后，设置1200*800像素的视野，设置10000帧/秒的采集速度，获得内外齿之间的振动频率、应变和载荷特征。

进一步地，所述数字图像技术是通过匹配物体表面不同状态下的数字化散斑图像上的几何点，跟踪点的运动获得物体表面变形信息。

进一步地，所述冲击塑变模拟装置包括底座、电磁激振器、传动机构，安装限位机构、保护箱、外齿和内齿，其中，外齿为待测试的分段摩擦片，内齿具有与分段摩擦片对应数量的外齿副；