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多楔带动态特性及带-轮间摩擦系数的测试与分析
    更新时间:2011-12-27

多楔带动态特性及带-轮间摩擦系数的测试与分析

上官文斌1,2,曾祥坤1,刘泰凯1,段小成2,王亚杰2

(1. 华南理工大学 机械与汽车工程学院 广州 5106412. 宁波拓普制动系统有限公司 宁波 315806)

摘 要:多楔带的刚度、阻尼系数和带-轮间的摩擦系数,是单根多楔带驱动系统动态特性计算分析的重要参数。以汽车用6 PK型多楔带为研究对象,测量了带的纵向静态和动态特性、弯曲刚度和带-轮间的摩擦系数。测试分析了带长、初始张力、激振振幅和激励频率对带的纵向动刚度和阻尼系数特性的影响;建立了表征带的纵向动刚度和阻尼系数与带长、初始张力、激振振幅和激励频率关系的多项式模型和指数函数模型。建立的模型可较好的预测带的纵向动态特性与带长、初始张力、激振振幅和激励频率的关系。采用力锤激振的方法,测试带横向方向共振的频率,通过最小二乘方法计算得到带的弯曲刚度,测试分析了带的长度对带弯曲刚度的影响。建立了带-轮间摩擦系数测量的实验装置、数据处理方法和测试流程,并测试带的初始张力、带-轮间的包角、轮的转速对带-轮间摩擦系数的影响,由此得到了汽车发动机前端附件驱动系统中带-轮间摩擦系数的取值范围。

关键词:多楔带刚度和阻尼系数带-轮间摩擦系数实测分析

0 引言

多楔带集平型带的高柔韧性和V型带的高功率性为一体,具有使带-轮驱动系统结构紧凑、传递功率大、带的寿命长、系统振动和噪声小等优点。因此,多楔带被广泛应用于汽车发动机前端附件驱动(Front End Accessory Drive, 简称FEAD)系统。

FEAD系统主要是通过带-轮间的摩擦力来传递动力,其振动特性主要包括:两轮间带段的纵向振动(表现为沿着带速度方向的张力波动)和横向振动(表现为垂直带速度方向的横向振动位移)、带-轮间的滑移、各轮的旋转角度波动。带的纵向刚度和阻尼系数、弯曲刚度、带-轮间的摩擦系数是影响FEAD振动特性的重要参数,也是FEAD系统振动特性计算分析的主要参数。

多楔带的纵向刚度和阻尼系数特性受带长的影响较大。因此,工程实际中通常采用带的纵向弹性模量和阻尼系数-刚度比系数来表征带的纵向力学性能参数。国外研究学者对多楔带的纵向力学性能参数、带的弯曲刚度、带-轮间摩擦系数进行了实验研究。

并在被测带段上粘贴了20g的小质量块用于激振器顶杆前端力传感器与带的固连。这就增加了带的附加质量,引起带段横向振动固有频率的实测值与理论值之间产生较大的误差,从而影响带段弯曲刚度的计算结果。国内对FEAD系统动态特性的研究起步较晚,用于计算分析FEAD系统动态特性时,其带的参数和带-轮间的摩擦系数主要参考国外文献中的数据。

本文以汽车用6 PK型多楔带为测试对象,测量了带的纵向静态和动态特性、弯曲刚度和带-轮间的摩擦系数。测试分析了带长、初始张力、激振振幅和激励频率对带的纵向动刚度和阻尼系数特性的影响;建立了表征带的纵向动刚度和阻尼系数特性与带长、初始张力、激振振幅和激励频率关系的多项式模型和指数函数模型。建立的两个模型可较好的预测带的纵向动态特性与带长、初始张力、激振振幅和激励频率关系。由于带的质量较小,用力锤敲击可以激起带在横向方向的共振,从而得到带横向振动的共振频率。通过最小二乘方法拟合理论计算的固有频率(与带的弯曲刚度有关)和实测的固有频率,从而得到带的弯曲刚度,并测试分析了带的长度对带弯曲刚度的影响。此方法避免了文献在带上增加附加质量用以连接激振器而影响实测带在横向方向的共振频率,从而影响带弯曲刚度计算结果的实验方法。建立了带-轮间摩擦系数测量的实验装置、数据处理方法和测试流程,并测试带的初始张力、带-轮间的包角、轮的转速对带-轮间摩擦系数的影响。

文中实验测试方法和数据处理方法,对其它类型带的刚度和阻尼系数特性、及带-轮间摩擦系数的实验检测评价具有参考意义。

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