SAE J2521 03-26-05盘式片和鼓式片尖叫噪音矩阵

SAEJ252103-26-05盘式片和鼓式片尖叫噪音矩阵前言包括汽车制造商，制动系统厂商和摩擦材料公司在内的一个欧洲工作组研制了一个名叫AKNoise的测功试验程序。该程序沿用了拖磨模式试验方法，又增加了减速制动。在美国这方面的普遍方法是使用减速方式进行重复道路试验。包括拖磨模式和减速模式试验的球形尖叫喧闹声矩阵已经被研制成功来满足尖叫喧闹声测功试验的需要。该程序在1999年2月首次在SAE工作组中出现。基于AK阻力，减速度和摩擦特性模数，该矩阵能够选择低温噪音和在热衰退恢复区域后的噪音，它一共包含31个部分2321次制动。由于先前的工作已得到公认，此程序包含了AK程序以前的研制。工业标准的最近改进结合了一个特定的设计部分，B部分，鼓式片制动噪音的评价。盘式片也增加了新的可选择的低温部分来解释冷制动的尖叫喧闹声。这些部分得来的噪音数据将描述低温运行条件下产生的尖叫喧闹声。据了解鼓式片能够获得稳定性能前需要长期的机座支持，这些性能用户能够感知到。在相同压力下，鼓式片能够提供盘式片1/3的扭矩输出量。这将导致较低的热负荷产生。由于以上和其它的原因，适应鼓式片的噪音矩阵被引入。鼓式片的噪音矩阵用一个矩阵组，一个噪音检查体，另一个加强矩阵块，还有第二个噪音检查体和最后的噪音检查体。由于鼓式片的变化使统一的标准不切实际，因此不包括重型鼓式制动器和冷态噪音试验。目录1.应用范围1.1目的2.相关参考3.定义3.1基本定义3.2试验装置定义3.3测量试验分析计算制动操作4A部分：盘式制动器试验矩阵4.1试验矩阵部分概述4.2噪音评价部分4.3可选择部分－冷温噪音4.4可选择部分－热衰退和恢复后的噪音5.B部分－鼓式制动器试验矩阵5.1总制动次数6.结果概述6.1图形结果概述6.2图形实例概述图1扩音器方位图2制动操作图3制动压力斜面图4制动方位图5结果历程概述图6噪音发生率概述图7摩擦特性变化概述表格1前制动盘式片热热衰退初始温度表格2后制动盘式片热热衰退初始温度1.适用范围在常规运行状态下，SAEJ2521程序适用于客车和轻型卡车装置的高频尖叫喧闹声的产生。该程序结合了高温和低温试验矩阵，但不能完全解释制动尖叫喧闹声环境的影响。在这方面，大量的试验正在进行，并且对将来的修订也起到一定的作用。在常规运行状态下，SAEJ2521程序适用于客车和轻型卡车装置的高频尖叫喧闹声的产生。为了达到该试验程序的这些目的，规定：尖叫喧闹声发生频率在900到17000之间时盘式制动器试验需使用一个完全悬挂的角固定总成，在2000到17000之间时盘式片不需要使用一个完全悬挂的角固定总成，在500到17000之间则采用鼓式制动器。1.1目的此工业试验标准目的是建立一个世界普遍公认的方式来执行一系列的分级试验次序，这个试验次序能识别在各种条件下产生尖叫喧闹声的制动器总成的倾向。在与汽车制动系统发展最相关的规定制动条件下，试验结果能评价出产生制动噪音的制动倾向。限定盘式制动矩阵和鼓式制动矩阵来描述试验条件和试验步骤，进而来研究产生尖叫喧闹声的压力，温度和速度的影响。对每一矩阵进行重复试验进而得到每一制动部件的清晰比较。2.相关参考这里没有规定的相关参考书目。3.定义为使SAE工业标准更便利的应用，做如下定义。3.1基本定义a.GVW—总的装置重量制造商指定的装置最大允许承载量b.初速度用标准速度传感器读取的开始制动时的速度3.2试验装置定义a.工作要求：1.60kW（80.5hp）或更大的驱动功率，通过试验时制动器的扭矩要求来确定。2.速度达到100km/h(62mph).3.惯量可以是实际飞轮的，也可以时模拟的，或者是二者的结合。4.能双向旋转。5.恒定马达输出功至少为1500N·m(1106ft-lb)。6.制动压力滑台比率为100±25bar/s(1450±362.5lb/in2-s)7.最大制动压力值为160bar(2,320lb/in2)。b.环境要求：1.湿度可任选2.建议使用周围环境温度控制空气条件。3.制动器上应该提供冷空气。要注意控制气流速度不能太大以至于吹走磨损产物或制造高于60dB(A)的噪音。4.冷空气温度的允许值为-10到40C(14to104F)。5.湿度的允许范围是20%到90%应该被记录。c.惯量：1.对惯量未说明的情况下，应做如下计算：2.盘式制动器：A.对于前制动的制动器，惯量记为总装置重量一半的75％。B.对于后制动的制动器，惯量记为总装置重量一半的25％。1.鼓式制动器：A.由于鼓式制动器一半用在后轴上，其转动惯量记为总装置重量的1/8。a.固定1.安装制动器的首选方式是使用完全悬挂或安装的驱动轴上。但完全的悬挂角接是不可能的。在这种情况下，应该使用一个未受干扰的转向节。2.建议使用实际悬挂装置和轴类零件将制动器安装在试验装置上。用悬挂装置把悬挂部件完全连接。应该使用夹具中的所有称套，包括所有的结构连接件。3.夹具应该被加载到装置角接的正常运行条件来保证适当的对准和吻合。加载的首选方式为使用单一适当的拉紧力垂直作用，但是没有限制装置在横向或纵向上的振动。4.如果不可能的完全使用悬挂角接，应该注意尽可能地匹配实际座架和操作结构。在这种情况下，当与实际机器上的性能相比时，测量2000Hz以下会有区别。5.应该报告所使用的夹具。3.3测量a.噪音转换器位置（见图1）：1.沿轴承中心线轮毂表面外测10cm.2.轴承中心线垂直上方50cmb.噪音测量：1.通过所有区域每一制动的持续来测量生压水平。(SPL,dBre20Pa)2.在实验室中最大的允许背景噪音是60dB(A)大约0.9kHz。3.音级范围70dB(A)且带有声音最大值的制动超过最大限度。这一限度的频率范围是：A.盘式制动试验在0.9－17kHz频率内使用完全悬挂的角制动总成。B.盘式制动试验在2－17kHz频率内不使用完全悬挂的角制动总成。C.鼓式制动试验要求频率在0.5–17kHz。4.频率限度70dB(A)将被用于记录声音。5.推荐的声音测量变换器是自由信息区为0.5的电容式传声器。6.通过频率分析仪和数字数据收集系统来进行声音测量。该系统通过如下的参数和效能来计算和记录窄带声压光谱：A.0－20kHz频率带宽具有25Hz的频率分解。B.峰值平均保持具有50％的并行处理和应用于时间记录的开窗术。C.反锯齿滤波。D.能加劝。7.测量持续时间与所有部分的制动持续时间相同。8.扩音器信息被存储为峰值保持光谱，时间记录，固定间隔内的峰值保持记录，或是在固定间隔内的峰值和相应频率。9.用加速表来确定声音。c.温度测量：1.盘式制动器：A.没有特别注明的所有温度查阅转子温度测量。B.推荐测量转子温度的方式是使用红外测量盘式片外径那表面的温度。当使用红外线测量时，应该根据红外测量系统需要涂上一层提供一定发射率的的材料。C.可用供选择的内置热电偶来监视转子温度。由于内置热电偶可能会改变转子和噪音的性能，因此这种方式不是首选的。热电偶将安装在盘式片外径的内表面。将被置于离外表面深度为0.5mm±0.1mm(0.020in±0.004in)上。在高温热衰退试验完成后，在垫板上的热电偶可用来监视温度变化。2.鼓式制动器：A.在中点处，鼓式制动器表面的内置热电偶被用来测量温度。这将要求使用远距离测试系统或集流环。也可选择使用置于主制动蹄中心0.5mm内的热电偶。3.应测量其它的温度来防止偶然过热。4.最初制动温度－制动开始时记录每次制动转子的温度。抽样率应10Hz。d.压力，扭矩和速度测量：1.在同样抽样率10Hz下，记下每次制动的压力，扭矩和速度。3.4数据分析计算a.效能：盘式片－摩擦系数():1.通过规定温度来评价摩擦系数。加热制动不能被评价。2.盘式制动的摩擦系数是制动时间内的均值。使用如下公式来确定摩擦系数：***)(2effPistonThresholdBrakerAppMd（方程1）式中：＝摩擦系数BrakeMd=瞬时制动力矩,N·mp=瞬时压力，barThresholdp=初压临界值，barPistonA=活塞面积，mm2effr=转子有效半径，mm=效率－假定为100％3.盘式制动器的初始压力为0.5bar。4.规定活塞中心半径即为转子有效半径。5.压力或扭矩达到程序控制的90％以上，在这一时间段内，摩擦系数取平均值。当制动压力或扭矩开始达到程序控制的90％以上时，开始进行评价。在制动结束控制低于90％时，结束评价。b.效能：鼓式制动器－制动效率系数（BEF）：1.制动效率系数或制动系数由如下公式计算：ForceActuationForceFrictionFactorBrake___（公式2）AreaCylinderWheelessureDiameterSurfaceBrakingDrumTorqueBrakeFactorBrake__Pr_____（公式3）2.压力或扭矩达到程序控制的90％以上，在这一时间段内，制动系数取平均值。当制动压力或扭矩开始达到程序控制的90％以上时，开始进行评价。在制动结束控制低于90％时，结束评价。c.噪音发生的绝对百分比1.此百分比是声音阈值的峰值70dB(A)的总制动百分比。2.用高于70dB（A）的临界值划分制动次数，通过试验中点制动总次数来计算噪音发生率。3.这一临界值的频率范围：A.盘式制动试验在0.9－17kHz频率内使用完全悬挂的角制动总成。B.盘式制动试验在2－17kHz频率内不使用完全悬挂的角制动总成。C.鼓式制动试验要求频率在0.5–17kHz。d.噪音的相关发生率：1.2.这一临界值的频率范围：A.盘式制动试验在0.9－17kHz频率内使用完全悬挂的角制动总成。B.盘式制动试验在2－17kHz频率内不使用完全悬挂的角制动总成。C.鼓式制动试验要求频率在0.5–17kHz。3.这将大致显示在所有部分的条形图上。3.5制动操作a.紧急制动操作（仅用于盘式制动器）：1.在基本程序中以不同的制动压力执行从80km/h到30km/h的紧急制动操作（见图2）。2.制动时间，t，受试验装置惯量的影响，或为了适应想要得到的装置外形。b.阻力操作（定速制动）：1.由图3所示的制动压力斜面曲线用制动阻力来评价制动噪音。2.制动压力从Pn-2.5到Pn+2.5（Pn为一标准平均值）以每秒1bar的速率增加，然后以同样的速率递减（以1bar/s的速率上滑5秒，又以1bar/s的速率下滑5秒）。制动时间一共为10秒。3.在运行制动阻力操作之前，用加热或冷却的操作来调节转子和转鼓的温度。4.盘式片的测试速度在3到10km/h之间改变，而鼓式片在5到10km/h之间改变。5.对于压力为0bar的特殊状态下，压力工作范围应该从0bar到2.5bar再返回到0bar。c.减速制动操作：1.如图4所示在规定的压力下，从试验矩阵要求的最大速度到低于0.5km/h的速度执行制动操作。2.制动时间也或者从试验装置惯量中获得或者与想得到的装置外形想匹配。3.在这些周期中压力增加的比率至少为250±50bar/s(3,625±725lb/in2-s).d.预热操作：1.如果温度增加值低于下次制动条件的初始温度，要求通过阻力操作来使制动器升2030405060708090Time,tV,Speed,Km/hFIGURE3-BRAKINGPRESSURERAMPTime,tP,Pressure(Bar)0102030405060Time,tV,Velocity,Km/h温，直到满足初始制动温度为止。2.盘式制动器：拖磨操作速度＝50km/h，制动压力＝20bar。3.鼓式制动器：拖磨操作速度50km/h，制动压力30bar。e.中间调节和预热：1.此操作在拖磨周期结束和向前或向后部分的开始之间能进行调节和预热。2.当需要调节时通过一系列的停止进行预热使制动器达到150℃。f.冷却1.达到初始制动器温度所进行的冷却操作更适宜在低于20km/h的转速下完成。g.冷温部分（仅用于盘式片）1.设计这部分为防止制动器在