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[摘 要]随着汽车产业的不断发展，高速公路网的不断完善，为了实现汽车产业节能环保的发展理念，汽车摩擦材料的选择和使用将迈向高性能化、舒适和环保的方向。汽车摩擦材料的选择有多种，尤其是制动器衬片和离合器面片，通过与制动盘或离合器从动盘等产生摩擦实现车辆制动，其质量的好坏直接关系到车辆的制动性能与驾驶人员和乘客的生命安全。本文将对变速变压摩擦材料试验机进行分析，了解试验机原理，并确定质量参数，同时为验证变速变压摩擦材料试验机的可行性，对其进行反复测试，并与定速式摩擦材料试验机进行对比分析，凸显变速变压摩擦材料试验机的优势。
[关键词]摩擦材料；试验机；摩擦磨损性能；研究
中图分类号：TU528. 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0251-01
摩擦材料试验机是检验摩擦材料制动性能和质量指标的必备设备。摩擦材料因工作状况不同，表现出的摩擦性能也会有所不同。随着汽车制造业多元化发展，摩擦材料的应用越来越广泛，这些变化丰富和改变了摩擦材料工况条件。原有的摩擦材料试验机，如定速式试验机，只允许在定速定压的条件下对摩擦材料的性能进行检测，显然无法满足多变条件下对摩擦材料的制动性能进行评价。因此，需要在定速式试验机的基础上改善工况条件，通过工况条件对摩擦材料性能的影响，进一步确定工况特性与摩擦磨损特性之间的关系。如今，检测摩擦材料性能的试验设备有小样试验机和惯性台架试验机，小样试验机功能单一，对实际工况模拟性差。台架试验机实验周期长、费用高。两者在检测摩擦材料性能上都有局限性。
一、变速变压摩擦材料实验机的结构设计
1 总体结构
变速变压摩擦材料实验机通过对现有标准摩擦材料试验机的分析，提出变速变压摩擦材料试验机原理，并确定其主要参数。根据实验要求，提出变速变压摩擦材料试验机的基本构思，确定其总体结构，并对具体结构和重要参数控制与测量进行分析研究。该试验机的动力来源于交流电机，通过变频调控器实现变速功能[1]。在扩大工况情况下，可将试验机应用于多种环境下的摩擦材料性能检测，实现了试验机的一机多用，同时也能有效检测摩擦材料的制动性能。在保留定速试验机水冷的基础上加设风冷，从而使模拟的工况条件更为真实，为提高检测的准确性创造了适当的环境。
变速变压摩擦材料试验机由摩擦盘驱动系统、液压系统、电控和软件系统等构成，其组装特点主要表现在驱动机构、变频调速系统、液压站等的位置设置上。
2 加载机构
定速式摩擦试验机在对摩合性好的摩擦衬片进行试验时，产生的振动几乎可以忽略不计，但在试验过程中，若遇持续升高的温度，摩擦盘在冷却变形之后势必会带动检测设备的振动，从而影响检测结果的准确性。定速试验机只有在定压的条件下，才能对摩擦衬片进行有效的检测，具有一定的局限性，而变速变压试验机能够避免振动造成测量值偏差问题，实现对摩擦衬片有限检测的目的[2]。新实验机在设计之初就考虑单臂杠杆加压不稳定的因素，为降低因机械振动带来的误差，在龙门架的中心位置配置了一个活套装置，从而减少正压力传递时产生的阻力，同时还可以有效降低相对转动时产生的切向力。在摩擦面上施加液压油，可以保证试验机在任何状态下正压力的稳定性，从而有效提高了检测结果的准确性。
3 液压系统
变速变压试验机为有效施加制动力，在加载部分运用了液压技术，同时为了控制制动力矩，采用了电液伺服反馈控制技术，该技术将原件输入的信号变化进行规律性的振动[3]。本液压系统利用的是电液伺服阀，将微弱的电气信号放大，实现大功率的液压能量输出，有效提高了控制系统实施操作的准确性。
二、 重复性试验检测与结果分析
为验证变速变压摩擦材料试验机的可比性，均采用同一批次的摩擦材料样品、相同材质的制动盘，分别按同一试验方法标准，在新试验机和CHASE及KRAUSS试验机上进行比对实验。结果表明：新试验机与CHASE试验机的检测结果具有良好的一致性和可比性，说明新试验机在一定程度上替代CHASE试验机用于摩擦材料摩擦磨损实验研究；与KRAUSS试验机也具有一致性，但稍有差距，但符合试验误差要求。
采用碳纤维作为摩擦材料，主要考虑其具有降低噪音，舒适度高，摩擦系数稳定等优点，且产品价格较低，对于其广泛应用提供了有利保障[4]。鉴于碳纤维材料在工业上应用的可行性，将对由碳纤维制成的制动衬片摩擦磨损性能进行试样测定，分别采用定速式摩擦试验机以及变速变压摩擦试验机确定材料的摩擦磨损性能。
1、试验条件
选择捷达轿车盘式刹车片为样品，使用摩擦材料切割修正机获取两组尺寸相同的试样，即样品1和样品2。
2、摩擦盘
变速变压试验机的摩擦盘为配套产品，材料成分与Chase试验机制动器相同。
3、实验标准
执行GB5763-2008标准。
4.实验结果分析
在试验中，变速变压摩擦试验机的标准制动盘温度差允许在2%左右，转速差允许在2%左右，制定盘压力差允许值在2%左右。从试验所得的数据上看，试验数据均符合要求。同时，试验的摩擦系数和厚度磨损率也十分接近，这说明变速变压摩擦试验机可以符合试验标准要求。
结束语：
变速变压摩擦试验机的研制提高了小样试验的工况模拟程度和实验数据的可信度，有助于小样试验方法的改进，扩大小样实验的范围。同时，可大幅减少设备投资和实验费用，提高实验效率，为摩擦材料磨损试验研究探索出一条新的途径。
参考文献：
[1] 王发辉，刘莹.莫来石纤维含量对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J].材料工程，2012，36（12）：61-65.
[2] 蒋世文，张兆森，严深浪等.孔隙度对湿式铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J].粉末冶金材料科学与工程，2012，17（1）：109-114.
[3] 马彪，赵家昕，陈漫等.摩擦材料特性对离合器热弹性不稳定性的影响[J].机械工程学报，2014，50（8）：111-118.
[4] 吴昊，吴星平，陈名海等.碳纳米管增强铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能[J].热处理，2013，21（5）：44-48.
[5] 燕翔，李宝华，何志宏等.稀土镁合金搅拌摩擦焊焊缝组织及性能研究[J].航天制造技术，2013，18（5）：12-16.
[关键词]摩擦材料；试验机；摩擦磨损性能；研究
中图分类号：TU528. 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0251-01
摩擦材料试验机是检验摩擦材料制动性能和质量指标的必备设备。摩擦材料因工作状况不同，表现出的摩擦性能也会有所不同。随着汽车制造业多元化发展，摩擦材料的应用越来越广泛，这些变化丰富和改变了摩擦材料工况条件。原有的摩擦材料试验机，如定速式试验机，只允许在定速定压的条件下对摩擦材料的性能进行检测，显然无法满足多变条件下对摩擦材料的制动性能进行评价。因此，需要在定速式试验机的基础上改善工况条件，通过工况条件对摩擦材料性能的影响，进一步确定工况特性与摩擦磨损特性之间的关系。如今，检测摩擦材料性能的试验设备有小样试验机和惯性台架试验机，小样试验机功能单一，对实际工况模拟性差。台架试验机实验周期长、费用高。两者在检测摩擦材料性能上都有局限性。
一、变速变压摩擦材料实验机的结构设计
1 总体结构
变速变压摩擦材料实验机通过对现有标准摩擦材料试验机的分析，提出变速变压摩擦材料试验机原理，并确定其主要参数。根据实验要求，提出变速变压摩擦材料试验机的基本构思，确定其总体结构，并对具体结构和重要参数控制与测量进行分析研究。该试验机的动力来源于交流电机，通过变频调控器实现变速功能[1]。在扩大工况情况下，可将试验机应用于多种环境下的摩擦材料性能检测，实现了试验机的一机多用，同时也能有效检测摩擦材料的制动性能。在保留定速试验机水冷的基础上加设风冷，从而使模拟的工况条件更为真实，为提高检测的准确性创造了适当的环境。
变速变压摩擦材料试验机由摩擦盘驱动系统、液压系统、电控和软件系统等构成，其组装特点主要表现在驱动机构、变频调速系统、液压站等的位置设置上。
2 加载机构
定速式摩擦试验机在对摩合性好的摩擦衬片进行试验时，产生的振动几乎可以忽略不计，但在试验过程中，若遇持续升高的温度，摩擦盘在冷却变形之后势必会带动检测设备的振动，从而影响检测结果的准确性。定速试验机只有在定压的条件下，才能对摩擦衬片进行有效的检测，具有一定的局限性，而变速变压试验机能够避免振动造成测量值偏差问题，实现对摩擦衬片有限检测的目的[2]。新实验机在设计之初就考虑单臂杠杆加压不稳定的因素，为降低因机械振动带来的误差，在龙门架的中心位置配置了一个活套装置，从而减少正压力传递时产生的阻力，同时还可以有效降低相对转动时产生的切向力。在摩擦面上施加液压油，可以保证试验机在任何状态下正压力的稳定性，从而有效提高了检测结果的准确性。
3 液压系统
变速变压试验机为有效施加制动力，在加载部分运用了液压技术，同时为了控制制动力矩，采用了电液伺服反馈控制技术，该技术将原件输入的信号变化进行规律性的振动[3]。本液压系统利用的是电液伺服阀，将微弱的电气信号放大，实现大功率的液压能量输出，有效提高了控制系统实施操作的准确性。
二、 重复性试验检测与结果分析
为验证变速变压摩擦材料试验机的可比性，均采用同一批次的摩擦材料样品、相同材质的制动盘，分别按同一试验方法标准，在新试验机和CHASE及KRAUSS试验机上进行比对实验。结果表明：新试验机与CHASE试验机的检测结果具有良好的一致性和可比性，说明新试验机在一定程度上替代CHASE试验机用于摩擦材料摩擦磨损实验研究；与KRAUSS试验机也具有一致性，但稍有差距，但符合试验误差要求。
采用碳纤维作为摩擦材料，主要考虑其具有降低噪音，舒适度高，摩擦系数稳定等优点，且产品价格较低，对于其广泛应用提供了有利保障[4]。鉴于碳纤维材料在工业上应用的可行性，将对由碳纤维制成的制动衬片摩擦磨损性能进行试样测定，分别采用定速式摩擦试验机以及变速变压摩擦试验机确定材料的摩擦磨损性能。
1、试验条件
选择捷达轿车盘式刹车片为样品，使用摩擦材料切割修正机获取两组尺寸相同的试样，即样品1和样品2。
2、摩擦盘
变速变压试验机的摩擦盘为配套产品，材料成分与Chase试验机制动器相同。
3、实验标准
执行GB5763-2008标准。
4.实验结果分析
在试验中，变速变压摩擦试验机的标准制动盘温度差允许在2%左右，转速差允许在2%左右，制定盘压力差允许值在2%左右。从试验所得的数据上看，试验数据均符合要求。同时，试验的摩擦系数和厚度磨损率也十分接近，这说明变速变压摩擦试验机可以符合试验标准要求。
结束语：
变速变压摩擦试验机的研制提高了小样试验的工况模拟程度和实验数据的可信度，有助于小样试验方法的改进，扩大小样实验的范围。同时，可大幅减少设备投资和实验费用，提高实验效率，为摩擦材料磨损试验研究探索出一条新的途径。
参考文献：
[1] 王发辉，刘莹.莫来石纤维含量对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J].材料工程，2012，36（12）：61-65.
[2] 蒋世文，张兆森，严深浪等.孔隙度对湿式铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J].粉末冶金材料科学与工程，2012，17（1）：109-114.
[3] 马彪，赵家昕，陈漫等.摩擦材料特性对离合器热弹性不稳定性的影响[J].机械工程学报，2014，50（8）：111-118.
[4] 吴昊，吴星平，陈名海等.碳纳米管增强铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能[J].热处理，2013，21（5）：44-48.
[5] 燕翔，李宝华，何志宏等.稀土镁合金搅拌摩擦焊焊缝组织及性能研究[J].航天制造技术，2013，18（5）：12-16.