机械试验

湿式离合器材料筛选必威手机客户端

在进行全尺寸离合器试验之前,在实验室筛选摩擦材料,从而减少成本和开发时间必威手机客户端

基于UMT TriboLab的离合器摩擦材料筛选

自动变速器中离合器的平稳运行与摩擦系数(COF)的速度相关性密切相关。全尺寸离合器测试,如JASO M348或SAE 2号摩擦试验机上运行的任何其他OEM特定测试协议,通常用于获取摩擦数据,但这些测试既昂贵又耗时。此外,每种新摩擦材料配方或工艺变更的评估都需要制造和组装全尺寸离合器部件。通过在全尺寸离合器试验之前在实验室筛选摩擦材料,可以显著节省开发时间和成本。必威手机客户端

证明离合器性能

自动变速器离合器,也称为湿式离合器,在尺寸减小的情况下,对更高的比扭矩容量的要求越来越高。为了满足竞争性商业环境中的需求,材料设计师和离合器设计工程师可以通过使用分析模型缩短产品开发时间。使用这些模型,可以探索大量的设计和材料变化,并评估它们对系统性能的影响。离合器和制动器的一个关键性能特征是其平顺性、振动和噪声(HVN)响应。HVN与COF的滑动速度相关性密切相关。随着滑动速度的增加,以及在广泛的接触必威手机客户端压力范围内,期望COF表现出稳定或略微增加的值。众所周知,摩擦是一种系统特性,而不是材料特性。因此,在设计工作中使用分析模型的便利性因模型验证的需要而减弱,尤其是新离合器材料的摩擦行为。此外,与全尺寸装置或系统相比,台架试验必须满足随后的性能证明责任。

全尺寸离合器试验在试验系统上进行,如SAE#2摩擦试验台。

行为评估

如上所述,为了使HVN最小化并确保离合器性能平稳,希望COF随着滑动速度的增加呈现稳定或略微增加的值。随着速度的增加,COF降低会导致离合器抖动或抖动。虽然有包含离合器系统刚度、材料对、转子/定子接触压力、温度、滑动速度和COF的分析模型,但实验数据仍然是COF的必需输入,特别是作为其他变量的函数。全尺寸试验(如JASO M348-2012或SAE 2号摩擦试验机上运行的任何其他OEM特定试验协议)通常用于获取此类数据。然而,这些测试可能昂贵且耗时,并且需要制造和组装全尺寸离合器部件。

如果在选择材料制造成零件并在全尺寸试验中实施之前,可以使用简单的台架筛选试验对材料进行分级,则可以在材料开发期间节省成本和时间。这包括离合器材料本身、反应板以及离合器工作的油液,在这种情况下称为自动变速器油(ATF)。这项研究和开发工作的目的是设计一种台架材料筛选试验和方案,可用于在进行全尺寸试验之前对材料进行预筛选。通过台架试验按照与必威手机客户端全尺寸试验相同的顺序对材料进行排序的能力来衡量试验的成功程度。其目的不是准确复制全尺寸试验方案,该方案包括275多个单独的速度、接触压力和温度条件,而是在台式试验机上开发试验顺序的简化子集,从中可以确定材料的相同相对等级,包括宽速度范围内的速度相关性。

模拟中的尺寸效应

虽然接触压力、滑动速度和温度是适当模拟的明显选择,但在台架摩擦材料试验中,最小接触尺寸也很重要。这是因为离合器材料的非均质性质,需要包括所有成分以及表面粗糙度和孔隙度的储层和沟道效应。通过使用Bruker白光干涉仪(WLI)获得的3D地形图像,右侧图像显示了表面纹理的这种变化。如果接触太小,则不均匀成分和表面粗糙度对摩擦的影响都可能消失,台架试验将无法正确模拟实际摩擦系统。必威手机客户端

本研究评估了三种离合器材料的WLI地形图。必威手机客户端
UMT TriboLab试验台tribotest系统用于模拟离合器材料试验,并详细说明了分尺度离合器材料样品(尺单位:厘米)。

完成模拟

以下附加足尺参数被认为对台架试验中的模拟非常重要:

  1. 给定速度下离合器材料接合的持续时间
  2. 全接触压力的施加速率
  3. 试验条件之间的停留时间
  4. 离合器材料更换之间ATF的再循环和过滤

台架试验系统城市轨道交通摩擦学实验室配备旋转驱动、加热室和液体泵送系统,以及图中左侧显示了一个小比例离合器测试样品。

筛选测试结果

右侧的图像显示了在120°C条件下,在UMT TriboLab试验台系统和全尺寸试验台上进行的步进速度离合器材料试验的COF结果。在相对排名、作为速度函数的曲线形状以及每种材料的COF大小方面,一致性非常好。

材料B的COF与速度曲线呈正斜率,使其成为离合器设计建模中使用的可行选择。其他小尺度试验序列,包括分离COF和速度斜坡,也显示出与全尺度试验数据的良好相关性。

小尺寸离合器材料试验和全尺寸离合器试验的比较。SAE 2试验数据由LuK USA,LLC提供。

台式筛选工具

通过正确应用全尺寸离合器试验台中使用的等效接触应力、加速度、滑动速度、流体条件和温度,UMT TriboLab可作为优秀的台式筛选工具,这可以为建模工作提供输入,并加快决策时间,降低在全尺寸离合器台架试验中选择最终验证材料的成本。必威手机客户端