王凯乐
中国建材检验认证集团咸阳有限公司 陕西咸阳 712021
摘要：各类车辆的保有量连年增多，行车安全问题开始被很多人重视，其中很重要的一点就是汽车的制动性能，制动片材料质量的好坏直接影响着车辆的性能和安全。为了跟上时代的变化，关于检测与评定制动片摩擦性能的国标也更新实施了，标准中，新的汽车制动片摩擦性能检测方法替代了定速式摩擦试验机的检测方法。本文描述了两种试验机的区别，介绍了小样台架摩擦试验机（简称小样台架试验机）的特点及其优越性。
关键词：小样台架试验机，摩擦性能
1引言
随着新国标GB 5763-2018的实施，新的摩擦材料摩擦性能检测方法开始使用，旧标准中关于摩擦材料摩擦性能的试验方法比较单一，只有定速试验机试验方法，它适用于汽车，摩托车，电动自行车，离合器，工农业机械等使用的摩擦片。新标准实施后，细化了各类摩擦产品的所适用的试验方法，例如汽车相关的摩擦产品可使用拖曳试验机或小样台架试验机进行检测，除了汽车外的其他相摩擦类产品，可沿用定速试验机方法。与定速试验机相比，小样台架试验方法依然使用人工制备的小样块进行试验，但它的试验方法更科学，数据更详实。国内多数厂商已主要用小样台架试验机来检测鼓式制动器衬片，采用小样台架试验机检测的盘式制动片，多用于出口。
2试验方法
同样是小样试验方法，小样台架试验机相较于定速试验机的区别有哪些，方法变更后对行业有什么意义和改变。以下是几方面分析。
首先，定速试验机及相关检测方法最早来源于八十年代的日本，我国引用生产后，就一直作为摩擦材料行业的常规检测方法，相较于于大型台架试验机，它占地小，试验方法简单，检测数据简单直观。小样台架试验机的原型是1958年由美国汽车工程师协会（SAE）设计，美国LINK公司制造的，主要执行美国SAE J661试验规范。它试验程序连贯，中间人工操作环节少，所得数据详实等优点。总之，两种试验机从结构到方法步骤有很大区别，具体如下表：
试验机 小样台架摩擦试验机 定速式摩擦试验机
适用类型 汽车盘式制动器衬片，汽车鼓式制动器衬片，不适用于驻车制动片 摩托车刹车片，离合器面片，工农业机械用刹车片等
试验方法 GB/T 17469-2012/SAE J661 GB 5763-2008
制动器 制动鼓 制动盘
样品尺寸及数量 25.4mm*25.4mm*1片 25mm*25mm*2片
试验最高温度 343℃ 350℃
正压力 667N 1225N/612.5N
试验转速 417r/min 500r/min
试验步骤 1.磨合，测量样品初始质量、厚度
2.第一次基线；82~93℃
3.第一次衰退；93~288℃
4.第一次恢复；260~93℃
5.磨损试验；193~216℃
6.第二次衰退；93~343℃
7.第二次恢复；316~93℃
8.第二次基线；82~93℃
9.取出样品，测量样品质量、厚度，得出质量磨损，厚度磨损，常温摩擦系数以及高温摩擦系数 1.初磨，100℃
2.升温，根据样品的种类，例如盘式片，升温试验为100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃共6个温度段，每个温度段将样品取出，测量厚度
3.降温试验为300℃，250℃，200℃，150℃，100℃，此过程为连续降温，完成后得出厚度磨损量
表1 试验方法的适用类型及试验程序。
小样台架试验机的工作原理为：安装有制动鼓的主轴由直流电机驱动，主轴转速由PLC控制调速器给定，由编码器测定并反馈给PLC系统，实现闭环控制。正压力载荷P由计算机给定，由PLC完成闭环控制，通过由伺服放大系统控制的气动比例阀输出压力值，作用于加载气缸，通过拉压传感器及加载头，将试样压紧在制动鼓上。正压力载荷由拉压传感器测定，并反馈给伺服放大系统实现闭环控制，使正压力保持在给定值。由于制动鼓与试样之间的摩擦力作用，使试样带动支架，通过杠杆，作用在拉压传感器上，测出试验力F的大小。通过两个传感器测得P和F，由计算机计算出摩擦系数，即μ=F/P。制动鼓的温度，由安装在制动鼓背部的热电偶测出，通过集流环输出到温度放大器，并在计算机上显示。制动鼓的升温，来自试样与制动鼓的摩擦，辅助加热靠安装在制动鼓背面的电加热管加热升温，升温速度通过调节加热器的电压来调整。制动鼓的降温冷却，靠风机从加热罩与制动鼓的间隙吸入冷却空气，使制动鼓降温，热空气通过管道排除室外。制动鼓的降温速度，通过调整风门插板的位置，即通过调整冷却空气流量来实现。试验机的摩擦鼓升温速度可调，以适应不同的试验要求及不同的温度条件，主轴转速在0～1000rpm之间可以随意设定，最大压力载荷可达2000N。试验过程中，计算机实时显示当前的试验状态及测试数据，同时，测试数据记录及试验结果被保存于计算机。试验结果可根据需要随时查看或打印。
小样台架试验机所提供的数据，可以为企业或从业人员提供更详实更科学的参考，在定速实验中，每个试验温度段结束后只有一个均值摩擦系数，而小样台架试验机在工作的过程中，通过反复的升温与降温，记录了各温度点的示值温度，摩擦力及摩擦系数，可以更加直观的看到样品在温度的不断变化中带来的性能变化，求得最终的质量磨损与厚度磨损，也分别得出了常温摩擦系数和高温摩擦系数（如图1），通过这两个系数对该样品进行评级。这些结果都可以用于摩擦片生产企业内部的质量控制，也可用于研发部门对配方的调控与筛选。各类检测监督机构也可用于对市场上或流通产品的监测和监督。
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在试验环节，小样台架试验机的试验过程相较于定速试验机更贴近于汽车日常行驶和制动，定速试验机的试验过程中，各温度段全程都处于制动状态，但是在汽车实际行驶中，并不是一直处于制动状态，走走停停是常态，制动片与制动器的温度也并不是持续增高，而是不断变化的。小样台架试验机根据不同的试验目的制定不同的试验步骤，例如，基线，衰退，恢复，磨损等步骤，各步骤有不同的制动方式，更加科学的来测量样品的摩擦性能。从人工操作上来说，小样台架试验机也更加的方便，不用像定速试验一样，每个温度段都要将样品取出测量厚度，这样更安全，人为因素对试验的影响小，也更节省时间。
结论
随着我国综合实力的提高，汽车工业也在逐步做大做强，配套的摩擦材料相关企业也在不断壮大，经过多年的试验与推广，小样台架试验机可以作为企业或者检测机构用来检测摩擦片性能的可靠的设备，也逐渐被国内从业人员认可，而且相较于定速试验机，小样台架试验机的试验结果是国外同行业接受且认可的，这很利于国内企业的发展。国产化的小样台架试验机，不但有小型设备的便捷与低成本，还兼顾了更高的科学性，为行业从业人员提供更详实更科学的数据，更重要的是，为我们自己的产品出口、达到国际认同水平，提供了很大便利，这些都促进了小样台架试验机在我国的发展与推广。
作者简介：王凯乐（1990-5-17），男，陕西咸阳人，汉族，工作单位：中国建材检验认证集团咸阳有限公司。