小型环境试验箱测试汽车离合器

一、实验目的

1. 测试汽车离合器在不同温度和湿度条件下的摩擦性能，包括摩擦系数的变化、磨损情况以及热稳定性，以评估其在不同环境中的工作可靠性和使用寿命。

2. 检验离合器在模拟环境中的结合与分离特性，如结合时间、分离彻性、操作力变化等，确保其在各种工况下能准确、平稳地实现动力传递和切断。

3. 评估离合器在不同环境条件下的机械强度和结构稳定性，观察是否出现变形、裂纹等缺陷，验证其在复杂环境中的可靠性和耐久性。

4. 通过模拟实际使用中的环境变化，分析环境因素对汽车离合器性能的综合影响，为产品的设计改进、材料选择和质量控制提供数据支持和参考依据。

二、实验设备与样品准备

（一）实验设备

1. 小型环境试验箱

• 温度范围：能够覆盖汽车离合器实际工作可能遇到的温度范围，例如 -40℃至 +80℃，且温度控制精度在 ±2℃以内，以确保准确模拟不同的温度环境。

• 湿度范围：具备一定的湿度调节能力，可实现相对湿度在 10% RH - 95% RH 之间的调节，湿度控制精度在 ±5% RH 以内，以满足不同湿度环境的模拟需求。

• 工作室尺寸：根据汽车离合器的尺寸和测试要求，选择合适的工作室容积，确保离合器能够在箱内安装和测试，并保证箱内环境的均匀性。同时，试验箱应配备良好的空气循环系统和温湿度传感器，以实时监测和控制箱内的温湿度条件。

2. 离合器综合性能测试台

• 能够模拟汽车发动机的输出扭矩和转速，为离合器提供动力输入，并可精确测量和控制扭矩、转速等参数。测试台的扭矩测量精度应达到 ±0.5% FS（满量程），转速测量精度应达到 ±1rpm（转每分钟），以准确评估离合器在不同工况下的性能。

• 具备离合器结合与分离的操作机构，可按照设定的程序和参数进行自动或手动控制，实现离合器的频繁结合与分离操作，并能精确记录结合时间、分离行程和操作力等关键参数。

• 配备数据采集系统，能够实时采集和记录离合器在测试过程中的各项性能数据，如扭矩传递、转速变化、温度变化、操作力曲线等，并具备数据存储和分析功能，以便后续对实验数据进行处理和评估。

3. 温度传感器和湿度传感器

• 在小型环境试验箱内和离合器样品上布置多个高精度的温度传感器和湿度传感器，用于实时监测实验过程中的温湿度变化情况。温度传感器的测量精度应在 ±0.5℃以内，湿度传感器的测量精度应在 ±3% RH 以内，以确保准确获取环境和离合器的温湿度数据。

• 传感器的布置应合理，能够反映离合器不同部位和试验箱内不同区域的温湿度分布情况，同时要确保传感器的安装不会对离合器的性能测试和试验箱内的环境产生干扰。数据采集系统应与这些传感器连接，实现温湿度数据的实时采集和记录。

4. 显微镜或放大镜等观察设备

• 用于在实验前后对离合器的摩擦片表面、结合部位和其他关键部件进行微观观察，检查是否有磨损、裂纹、变形、烧蚀等缺陷。显微镜或放大镜的放大倍数应根据需要进行选择，一般在 10 - 50 倍之间为宜，以清晰观察到离合器部件的细微变化。

• 配备图像采集设备，如数码相机或摄像头，能够对观察到的离合器表面状态进行拍照记录，以便后续对比分析和存档。同时，可使用图像处理软件对拍摄的图像进行分析和测量，如磨损面积的计算、裂纹长度的测量等。

（二）样品准备

1. 选择具有代表性的汽车离合器样品若干，确保样品来自同一批次或生产工艺相同，以减少样品之间的差异对实验结果的影响。离合器样品应包括完整的离合器总成，包括压盘、摩擦片、分离轴承、离合器盖等主要部件。

2. 在进行实验前，对离合器样品进行详细的外观检查和尺寸测量，记录离合器的初始状态。外观检查应包括检查摩擦片表面是否平整、有无油污、划伤或其他缺陷，各部件的连接是否牢固，有无松动或变形等情况。尺寸测量应包括摩擦片的厚度、直径，压盘的厚度、弹簧高度等关键尺寸，确保样品符合设计要求和相关标准。

3. 对离合器样品进行编号，以便在实验过程中对每个样品进行独立的数据记录和跟踪分析。编号应清晰、，可采用标记笔或标签等方式在离合器的不影响性能测试的部位进行标记。

三、测试条件设定

（一）温湿度组合

1. 低温低湿环境：温度设定为 -20℃，相对湿度设定为 20% RH。此环境条件模拟了寒冷干燥的冬季气候，常用于评估汽车离合器在低温下的性能表现和材料的耐寒性。在这种环境下，离合器的橡胶密封件可能会变硬，润滑油的粘度可能会增加，从而影响离合器的操作灵活性和密封性能。同时，低温可能会导致摩擦片的摩擦系数发生变化，影响离合器的传递扭矩能力和结合平稳性。

2. 常温常湿环境：温度设定为 25℃，相对湿度设定为 50% RH。这是一种较为常见的室内环境条件，作为基准测试环境，用于对比其他环境条件下离合器的性能变化。在常温常湿环境下，离合器应能够正常稳定地工作，各项性能指标应符合设计要求和相关标准。通过在常温常湿环境下的测试，可以获取离合器的基本性能参数，为后续在不同环境下的测试结果分析提供参考。

3. 高温高湿环境：温度设定为 60℃，相对湿度设定为 80% RH。该环境条件模拟了炎热潮湿的夏季气候，对汽车离合器的散热性能、金属部件的防腐蚀性能以及材料的耐高温高湿性能提出了较高的要求。在高温高湿环境下，离合器的摩擦片可能会因温度升高而磨损加剧，同时湿度可能会导致金属部件生锈腐蚀，影响离合器的使用寿命和可靠性。此外，高温还可能会使离合器的弹簧弹性下降，影响离合器的结合压力和分离性能。

（二）测试周期

1. 每个温湿度组合下的测试周期为 72 小时。在测试过程中，离合器应按照预定的测试程序进行频繁的结合与分离操作，以模拟实际使用中的工况。具体的操作次数和时间间隔可根据实际情况和相关标准进行设定，例如每小时进行 10 - 20 次的结合与分离操作，每次结合和分离的时间分别为 3 - 5 秒。

2. 在测试周期内，每隔一定时间（例如 12 小时）对离合器的性能进行一次全面检测，包括摩擦性能测试、结合与分离特性测试、机械强度检查以及温湿度数据记录等。同时，观察离合器在测试过程中是否有异常现象发生，如异味、冒烟、异常噪音、振动加剧等，并及时记录相关情况。

四、实验步骤

（一）初始性能测试

1. 在将离合器样品安装到小型环境试验箱之前，在常温常湿环境下（实验室环境温度约为 25℃，湿度约为 50% RH）对离合器进行全面的初始性能测试。

• 对离合器的压盘、弹簧等主要机械部件进行静态强度测试。使用万能试验机或专用的强度测试设备，按照相关标准规定的加载方式和加载速率，对压盘施加垂直于其工作面的压力，对弹簧进行拉伸或压缩试验，测量压盘和弹簧在破坏前所能承受的大载荷。记录压盘和弹簧的极限强度值，并与设计要求进行对比，评估其机械强度是否满足设计标准。

• 检查离合器各部件的连接强度，如螺栓连接、铆接等部位。使用扭矩扳手或其他合适的工具，按照规定的扭矩值对连接部位进行拧紧或拆卸试验，观察连接部位是否有松动、变形或损坏现象。同时，对离合器的整体结构进行目视检查，查看是否有裂纹、变形等缺陷，确保离合器在机械结构上具有足够的强度和稳定性。

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• 操作离合器综合性能测试台的结合与分离机构，测量离合器的结合时间和分离行程。结合时间是指从开始施加结合力到离合器完结合并稳定传递扭矩所需的时间，分离行程是指从离合器完结合状态到完分离状态时分离轴承的移动距离。通过数据采集系统记录结合时间和分离行程的数值，重复测量 10 次，取平均值作为初始结合时间和分离行程。

• 测试离合器在结合和分离过程中的操作力，使用力传感器测量操作离合器所需的力。在不同的结合和分离阶段，记录操作力的变化曲线，分析操作力的大小和变化趋势是否符合设计要求。同时，检查离合器在结合和分离过程中是否平稳，有无卡滞、抖动等异常现象。

• 使用离合器综合性能测试台，在设定的转速和扭矩条件下，测量离合器的初始摩擦系数。将离合器安装在测试台上，按照规定的操作程序使离合器结合，逐渐增加输入扭矩，同时记录离合器的输出扭矩和转速。通过计算输出扭矩与输入扭矩的比值，得到离合器在不同工况下的摩擦系数。测量至少 5 个不同扭矩点下的摩擦系数，取平均值作为离合器的初始摩擦系数。

• 观察离合器摩擦片在初始测试过程中的磨损情况，可使用显微镜或放大镜对摩擦片表面进行微观检查，记录是否有划伤、磨损痕迹等。同时，测量摩擦片的初始厚度，作为后续磨损量计算的基准。

  
  

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