[0118] 式中各參數(shù)的確定過(guò)程如下：
[0119] a.定義阻尼片磨損深度指標(biāo)h，本實(shí)施例中定義h= 3mm。
[0120] b.計(jì)算阻尼片與減震器殼體間的接觸面積Aa，如下式所示
[0121] Aa=JTd?t
[0122] 式中d為減震器殼體內(nèi)直徑，t為阻尼片的厚度。
[0123] 本實(shí)施例中，阻尼片與減震器殼體間的接觸面積計(jì)算結(jié)果為
[0124] Aa=JT5 ? 35 ~550mm2
[0125] C.測(cè)量減震器殼體內(nèi)壁的HRC硬度H。
[0126] 由于減震器內(nèi)壁是封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)法直接測(cè)量其內(nèi)壁的HRC表面硬度，所以將其切 割開(kāi)。利用螺栓和卡槽將減震器殼體固定，然后利用環(huán)狀刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)殼體進(jìn)行切割，然后選 取殼體某一部分來(lái)做硬度測(cè)量試驗(yàn)。
[0127] 在UMT摩擦磨損儀上更換相應(yīng)的模塊，選用合適的壓頭，即可測(cè)量硬度。圖3是測(cè) 量結(jié)果。
[0128] 本實(shí)施例中，試驗(yàn)測(cè)得減震器內(nèi)壁的HRC表面硬度為30,即H= 30GPa
[0129] d.測(cè)量阻尼片與減震器內(nèi)壁的法向壓力。將切割開(kāi)的減震器殼體的一部分固定在 UMT測(cè)試臺(tái)上，再將阻尼片壓至與殼體內(nèi)壁貼合。
[0130] 設(shè)置其加載步驟，首先手動(dòng)操作，將壓頭與試樣接觸，然后設(shè)置預(yù)期位移量為3mm 及其下降時(shí)間為5min，使壓頭非常緩慢地下降，模擬靜載荷作用效果。結(jié)果如圖6所示：
[0131] 結(jié)果顯示，在位移I. 85mm到2. 67mm之間正壓力值基本保持不變，為7. 33N，之后在 較小位移范圍內(nèi)壓力迅速增大。這說(shuō)明在2. 7_位移處阻尼片與減震器內(nèi)壁完全接觸，這 說(shuō)明工作時(shí)阻尼片與外殼內(nèi)壁之間的正壓力為7. 33N，即P= 7. 33N。
[0132] e.計(jì)算磨損系數(shù)K
[0133] 磨損系數(shù)K的計(jì)算公式如下式所示：
[0134]IgK= 51gU-2. 27
[0135] 式中y為阻尼片與減震器殼體內(nèi)壁的摩擦系數(shù)。阻尼片的材料為聚四氟乙烯，減 震器殼體的材料為鋼，兩者之間的摩擦系數(shù)為y= 0. 05。則K= 1. 68X10 9
[0136] 阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離計(jì)算結(jié)果為：
[0138] 步驟二：計(jì)算單次循環(huán)阻尼片的滑移距離。
[0139] 阻尼片的滑移距離與減震器中彈簧的壓縮量相關(guān)，設(shè)阻尼片的滑移距離為1，彈簧 的最大壓縮量為Cniax，最小壓縮量為C_。則單次滑移距離如下式所示：
[0140] I= 2 (Cnax-Cnin)
[0141] 本實(shí)施例中，通過(guò)測(cè)量減震器殼體內(nèi)壁與阻尼片接觸的痕跡，得到單次循環(huán)阻尼 片的滑移距離計(jì)算結(jié)果為I= 2X(7-1. 5) =Ilmm
[0142] 步驟三：計(jì)算干摩擦阻尼減震器中阻尼片最大使用次數(shù)，
[0143] 由步驟一計(jì)算得到的阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離L和步驟二計(jì)算 得到的單次循環(huán)阻尼片的滑移距離1相結(jié)合，得到阻尼片磨損壽命的計(jì)算公式如下式所 示：
[0147] 磨損測(cè)試儀采用UMT摩擦磨損測(cè)試儀可以對(duì)各種薄膜/涂層通過(guò)壓/劃/磨等測(cè) 試其結(jié)合強(qiáng)度、表面粗糙度、斷裂韌性、蠕變、潤(rùn)滑/抗磨特性、抗沖擊能力、抗劃痕能力、耐 腐蝕性能、失效及疲勞等等。可以對(duì)固態(tài)或液態(tài)的潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑特性和粘滑特性進(jìn)行評(píng)價(jià)； 可以對(duì)各種材料的電接觸進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)還可以提供各種理想的檢測(cè)模式，比如在經(jīng)典摩 擦學(xué)中的各種實(shí)際工況模擬測(cè)試：針對(duì)盤(pán)、球?qū)ΡP(pán)、四個(gè)球、環(huán)對(duì)塊、盤(pán)對(duì)盤(pán)等。
[0148]測(cè)量彈簧最大使用次數(shù)的方法如下所述：
[0149] 步驟一：確定彈簧靜載荷
[0150] 干摩擦阻尼減震器的彈簧承受兩部分靜載荷的作用，一部分是配合減震器安裝的 預(yù)應(yīng)力，另一部分是來(lái)自負(fù)載的壓力。已知負(fù)載質(zhì)量為m= 5kg，減震器的共有n= 4個(gè)，且 規(guī)則分布在負(fù)載周?chē)?，則負(fù)載對(duì)減震器的壓力匕為：（g為重力加速度）
[0151]F1=mXg+n= 5X9. 8 + 4 = 12. 25N
[0152] 為了計(jì)算配合減震器安裝的預(yù)應(yīng)力，首先要測(cè)量彈簧在裝配中的壓縮長(zhǎng)度1。= I. 7mm，再利用UMT摩擦磨損測(cè)試儀，測(cè)量彈簧的力-位移曲線(xiàn)。
[0153] 通過(guò)控制器控制測(cè)試儀的運(yùn)動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)加載，使測(cè)試儀壓頭接觸到彈簧，然后 設(shè)置壓頭Z軸向下緩慢移動(dòng)7_，加載時(shí)間為20min。測(cè)試儀壓頭的位移傳感器和力傳感 器可同步采集位移及壓頭各方向受力。利用其配套UMT軟件可通過(guò)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)擬合出 力-位移曲線(xiàn)如圖5所示。
[0154] 根據(jù)圖5中曲線(xiàn)可得，當(dāng)彈簧被壓縮1.7mm時(shí)，所受壓力為F2= 11N。
[0155] 綜合兩部分壓力，得到彈簧所受的靜載荷為Fs=FJF2= 12. 25+11 = 23. 25N。
[0156] 步驟二：對(duì)彈簧進(jìn)行有限元建模
[0157]a?靜力學(xué)建模
[0158] 首先利用Solidworks對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行建模，包括殼體、底座、軸、彈簧、 墊片和阻尼片，通過(guò)設(shè)置零部件之間的配合關(guān)系，得到干摩擦阻尼減震器的裝配圖。
[0159] 將建立的三維模型保存為STEP格式，并導(dǎo)入ANSYS中，設(shè)置材料特性，比如其彈性 模量和密度，在自由網(wǎng)格劃分時(shí)選用智能網(wǎng)格劃分。然后對(duì)干摩擦減震器限定邊界約束條 件為彈簧下表面固定，施加壓力23. 25N，如圖7所示。
[0160] b.對(duì)彈簧進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)建模
[0161] 以靜力學(xué)建模中的靜載荷和邊界條件為模態(tài)提供預(yù)應(yīng)力，通過(guò)預(yù)應(yīng)力模態(tài)，獲得 彈簧的前六階頻率，彈簧的前六階頻率如表1所示。
[0162]表1彈簧各階模態(tài)頻率
[0164]c.對(duì)彈簧進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)建ti
[0165] 如圖8所示，施加功率譜密度圖，然后設(shè)置輸出分別得到彈簧在1〇、2 〇、3〇下的 等效應(yīng)力云圖和VonMises應(yīng)力值Sla = 179.IMPa，S2。= 258. 2MPa，S3。= 387. 23MPa。
[0166] 步驟三：利用隨機(jī)疲勞三區(qū)間法計(jì)算彈簧的最大使用次數(shù)
[0167] 工程上廣泛使用的隨機(jī)疲勞三區(qū)間法是根據(jù)Steinberg提出的結(jié)構(gòu)的米塞斯應(yīng) 力響應(yīng)服從高斯分布。任務(wù)在應(yīng)力分布區(qū)間的-1 〇~1 〇、-2 〇~2 〇、-3 〇~3 〇中振動(dòng) 時(shí)間分別占總時(shí)間的68. 3 %、27. 1 %、4. 33 %，3 〇區(qū)間之外的應(yīng)力發(fā)生時(shí)間僅占0. 27 %， 其造成的損傷可以忽略。則彈簧的疲勞時(shí)間為：
[0169]N113、N2。以及N3。分別是材料在三個(gè)應(yīng)力水平區(qū)間上對(duì)應(yīng)的疲勞循環(huán)次數(shù)，通過(guò)查 閱文獻(xiàn)得到彈簧材料304號(hào)不銹鋼的S-N的關(guān)系式為：
[0170] IgN=84. 84-9. 5631gS
[0171]結(jié)合步驟二求得的Sla、S2。以及S3。，進(jìn)而求出Nla = 823468，N2。= 24915，N3。= 517,則
[0173]確定干摩擦阻尼減震器的最大使用次數(shù)閾值：
[0174]在本實(shí)施例中，比較步驟一二三得到的阻尼片的磨損壽命N1^ 3. 65X10 14和步驟 四五六得到的彈簧的疲勞壽命N2~10476,顯然N2<N1;采用機(jī)理競(jìng)爭(zhēng)的原則，將壽命較短 的最大使用次數(shù)N2-一彈簧最大使用次數(shù)確定為減震器最大使用次數(shù)閾值，即作為減震器 最大使用次數(shù)閾值。
[0175] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其 限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解： 其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn) 行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方 案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種干摩擦阻尼減震器的主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括 用于對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行故障檢測(cè)的檢測(cè)模塊、控制模塊、報(bào)警模塊以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模 塊； 檢測(cè)模塊：包括減震器使用次數(shù)測(cè)量單元以及檢測(cè)結(jié)果輸出模塊，減震器使用次數(shù)測(cè) 量單元對(duì)減震器的實(shí)際使用次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果輸出模塊根據(jù)減震器使用次數(shù)測(cè)量單 元的檢測(cè)結(jié)果向控制模塊發(fā)送減震器的實(shí)際使用次數(shù)； 控制模塊包括微控制器以及減震器使用次數(shù)閾值設(shè)定模塊，減震器使用次數(shù)閾值設(shè)定 模塊測(cè)量得到減震器最大使用次數(shù)閾值，并將閾值發(fā)送至微控制器，微控制器對(duì)減震器最 大使用次數(shù)閾值進(jìn)行存儲(chǔ)，并將減震器的實(shí)際使用次數(shù)與減震器最大使用次數(shù)閾值進(jìn)行比 較，當(dāng)減震器的實(shí)際使用次數(shù)達(dá)到減震器最大使用次數(shù)閾值時(shí)，控制模塊向報(bào)警模塊發(fā)送 報(bào)警信號(hào)，報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警； 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)報(bào)警模塊的報(bào)警信號(hào)，對(duì)減震器進(jìn)行檢測(cè)，判斷其故障，并發(fā)出更換 減震器的信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：減震器使 用次數(shù)閾值設(shè)定模塊包括用于測(cè)量減震器阻尼片最大使用次數(shù)的阻尼片使用次數(shù)測(cè)量單 元以及用于測(cè)量減震器彈簧最大使用次數(shù)的彈簧使用次數(shù)測(cè)量單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行減震器主故障監(jiān) 測(cè)的方法，其特征在于：其包括以下步驟： 51、 減震器使用次數(shù)閾值設(shè)