汽車側滑檢測設備的結構及工作原理.docx

汽車側滑檢測設備的結構及工作原理為保證汽車轉向車輪無橫向滑移的直線滾動，要求車輪外傾角和車輪前束有適當配合，當車輪前束值與車輪外傾角匹配不當時，車輪就可能在直線行駛過程中不作純滾動，產生側向滑移現象。當這種滑移現象過于嚴重時，將破壞車輪的附著條件，喪失定向行駛能力，引發(fā)交通事故并導致輪胎的異常磨損。側向滑移量的大小與方向可用汽車車輪側滑檢驗臺來檢測。 側滑是指由于前束與車輪外傾角配合不當，在汽車行駛過程中，車輪與地面之間產生一種相互作用力，這種作用力垂直于汽車行駛方向，使輪胎處于邊滾邊滑的狀態(tài)，它使汽車的操縱穩(wěn)定性變差，增加油耗和加速輪胎的磨損。 如果讓汽車駛過可以在橫向自由滑動的滑板，由于存在上述作用力，將使滑板產生側向滑動。檢驗汽車的側滑量，可以判斷汽車前輪前束和外傾這兩個參數配合是否恰當，而并不測量這兩個參數的具體數值。 目前國內在用的大多數側滑試驗臺均是滑板式，檢測時使汽車前輪在滑板上通過，在左右方向位移量的方法來檢驗側滑量?；迨絺然_按其結構形式可分為單滑板式和雙滑板式兩種，雙滑板式側滑試驗臺都是雙板聯(lián)動的。還有一種國外進口的檢測前輪外傾角和前束配合情況的試驗臺是滾筒式的。檢測時，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來驅動。同時有三個小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個方向上自由擺動，由小滾子的支座來測量側向力。這種試驗臺可以邊檢測邊調整，但結構復雜、造價高。國內也研制成一種QCT-1型從動滾筒檢測式前輪側滑調整臺，檢測時，也是將兩前輪放在四個滾筒上，由電機帶動的后滾筒驅動車輪轉動，模擬汽車行駛狀態(tài)。兩前滾筒是從動的，而且在橫向可以自由滑動，因為支撐兩前滾筒的軸承座固定在兩塊可以左右自由滑動的滑板上，由此可以檢測出前輪側滑量。這里只重點介紹一下側滑試驗臺。 雙板聯(lián)動式側滑試驗臺的結構如圖 1所示，由機械部分、側滑量檢測裝置、側滑量定量指示裝置和 側滑量定性顯示裝置等幾部分組成。 機械部分包括：左右滑動板、雙搖臂杠桿機構、回位裝置、導向和限位裝置等。由于側滑試驗臺的規(guī)格不同，滑板的縱向長度有500mm、800mm和1000mm三種。 當儀表顯示側滑量為5 m/km時，對應于這三種滑板的位移量分別是2.5mm、4mm和5mm。雙滑板聯(lián)動式側滑試驗臺左右兩塊滑板的移動量是相等的，同時向外或同時向內。在其中一塊滑板上裝有位移傳感器，將位移量變成電信號送給側滑量顯示裝置。位移傳感器有電位計、差動變壓器和自整角電機三種形式。2、側滑量檢測裝置。 側滑由左右兩塊滑板、杠桿聯(lián)動機構和位移傳感器等組成。該裝置把車輪的側滑量檢測出來，并傳遞給側滑量指示裝置。 側滑板表面作成凸凹不平的花紋形狀，以增大附著力，減少車輪與滑板之間可能產生的滑移。滑板下面有滾輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動。滾輪和滑道應定期進行潤滑和保養(yǎng)，以減少滑板運動的阻力，提高檢測精度。當車輪駛離滑板后，滑板在回位彈簧的作用下恢復到原來的位置。 電位計式的測量裝置安裝在圖 2所示的位置上。將滑動板的移動量變?yōu)殡娢挥嬘|點的位移，從而引起電壓量的變化，并傳遞給指示裝置。電位計式測量裝置的電路原理如圖 3所示，在電位計兩端加上一定的電壓，當電位計的滑動觸點隨滑動板移動時，觸點的輸出電壓與移量成正比，通過指示計可指示出對應于滑動板的位移量。 差動變壓器式測量裝置的位移傳感器安裝在圖 4所示的位置上，由滑動板帶動位移傳感器的撥桿位移，傳感器輸出與位移量成正比的電壓量，并傳遞給指示裝置。 差動變壓式的位移傳感器的結構及工作原理如圖5所示。差動變壓器是將被測信號的變化轉換成線圈互感系數變化的傳感器，它的結構如同一個變壓器，由初級線圈、次級線圈、鐵芯等幾部分組成，如圖 5所示。 在初級線圈接入電源U1后，次級線圈即感應輸出電壓U2，滑動板移動時引起鐵芯的移動，從而引起線圈互感系數的變化，此時的輸出電壓隨之作相應的變化。它的特點是結構簡單、靈敏度高、測量范圍大及使用壽命長。 以前生產的側滑試驗臺的指示裝置有指針式的。目前，國產的側滑試驗臺全部用數碼管顯示或液晶顯示，并有峰值保留功能。在儀表的線路板上安裝有電位計，標定時用于調整。有些側滑試驗臺還可以打印檢測結果。 數字式側滑儀用數字顯示側滑量值，用“+”、“-”號表示側滑方向。數字式側滑儀測量電路原理如圖 6所示，由電位計式位移傳感器W1輸出滑動板位移的電壓量，在由運算放大器OP將傳感器輸出的電壓量放大到模數轉換器A/D能夠滿量程轉換的電壓值。電位計W2上提供相對零點參考電壓UR=2.5V，當滑板無位移時，放大器OP輸出2.5V，當兩滑板分離時，OP輸出的電壓小于2.5V，在滑板到達極限位置時，OP輸出為OV；反之，當兩滑板合攏時，OP輸出大于2.5V，待滑板位于極限位置時，OP輸出為5V。這樣，確保A/D轉換器的模擬量輸入電壓始終在0-5V內變化。A/D轉換器將輸入的側滑模擬電壓量轉換成數字量，并送入單片機8031進行運算處理，單片機根據預先固化在用戶程序存貯器內的測試程序、運算測量結果、判別側滑方向、定性判斷合格與否、輸出測試結果和判定結果。 智能型側滑檢測儀的工作框圖如圖 7所示。數字圖形顯示方式的指示裝置能夠及時記錄側滑量數值的大小，并能將數據進行鎖存，以保證車輪駛離側滑臺后，操作人員能讀取側滑量的顯示值。當后輪通過或前輪后退通過滑極時，自動清零復位，準備下次側量。從這一點來看，它要優(yōu)越于指針式和常用?理框圖來說明自動記錄數據、鎖存、自動清零和自動診斷車輪定位故障的工作原理。 現就該框圖說明如下:位移傳感器采用0.2級高精度FX-80型直流差動變壓器式的位移傳感器，該傳感器把位移量轉換成電壓信號送入濾波放大器，在此濾掉信號在傳輸過程中受到的干擾雜波，并按A/D轉換器輸入電壓量程的要求進行放大，放大后的信號電壓分為兩路，一路送入V/I轉換器，將電壓信號轉換為電流信號，驅動雙向擺動式指針儀表，指示側滑量的大小及方向，以上是常見進口或部分國產側滑儀的工作原理。另一路將電壓信號送入3位半A/D轉換器，A/D轉換器將電壓信號轉換成3位半的8421碼的數字量，并以逐位動態(tài)掃描方式輸出。然后經過歸零控制器送入譯碼、鎖存驅動器，再由大型數碼管顯示側滑量的數值。當汽車車輪前進時在離開滑動板的瞬間，紅外線光電開關發(fā)出信號，汽車進退識別器接到此信號后，作出識別判斷，送出指令停止A/D的轉換，并鎖存已轉換的數據，保持該數據顯示在屏幕上，以便操作人員讀取數據。汽車在后退時也采集數據，以便與前進時側滑量一起分析，車輪在臺板上一進一退的過程中，儀表用圖形和文字方式指示出車輪定位故障的主要原因的診斷結果，并延時后清零。 4、側滑量的定性顯示裝置。 在檢測側滑量時，為了便于快速顯示檢測結果是否合格，當側滑量超過規(guī)定值時，側滑量定性顯示裝置用蜂鳴器或信號燈以聲、光信號同時報警，以引起檢測人員注意。這里以右前輪為例，先討論只存在車輪外傾角(前束為零)的情況。具有外傾角的車輪，其中心線的延長線必定與地面在一定距離處有一個交點O，此時的車輪相當于一圓錐體的一部分如圖 9所示，在車輪向 前或向后運動時，其運動形式均類似于滾錐。 從圖 9可以看出，具有外傾的車輪在滑動板上滾動時，車輪有向外側滾動的趨勢，由于受到車橋的約束，車輪不可能向外移動，從而通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內運動，運動方向如圖 9所示。此時滑動板向內移動的位移量記為Sa(即由外傾角所引起的側滑分量)。按照約定，具有外傾的車輪，由于其類似于滾錐的運動情況，因而無論其前還是后退時所引起的側滑分量均為正。反之，內傾車輪引起的側滑分量為負。這里僅討論車輪只存在前束角，而外傾角為零時的情況，前束是為了消除具有外傾角的車輪類似于滾錐運動所帶來的不良后果而設計的。 具有前束的車輪在前進時，由于車輪有向內滾動的趨勢，但因受到車橋的約束作用，在實際前進駛過側滑臺時，車輪不可能向內側滾動，從而會通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向外側運動。?面有側向移動，其運動方向如圖 10所示，此時測得的滑動板的橫向位移量記為St（即由前束所引起的側滑分量)。遵照約定，前進時，由車輪前束引起的側滑分量St小于或等于零。反之，汽車前進時，由車輪前張(負前束)引起的側滑分量St大于或等于零。當具有前束的車輪后退時，若在無任何約束的情況下，車輪必定向外側滾動，但因受到車橋的約束作用，雖然其存在著向外滾動的趨勢，但不可能向外側滾動，從而會通過其與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內側移動，其運動方向如圖 9所示。 此時測得滑動板向內的位移量記為St，遵照約定，僅具有前束角的車輪在后退時，通過側滑臺所引起的側滑分量St大于或等于零。反之，僅具有前張角的車輪在后退時，通過側滑臺所引起的側滑分量St小子或等于零。綜上可知，僅具有前束的車輪，在前進時駛過側滑臺時所引起的側滑分量為負值，在后退時駛過側滑臺所引起的側滑分量為正值。反之，僅具有前張的車輪，在前進時駛過側滑臺時所引起的側滑分量為正值，在后退時駛過側滑臺所引起的側滑分量為負值。汽車轉向輪同時具有外傾角和前束角，在前進時由外傾所引起的側滑分量Sa與由前束所引起的側滑分量St的方向相反，因而兩者相互抵消。在后退時兩者方向相同，兩分量相互疊加。在外傾角及前束值不大的情況下，可以認為Sa和St在前進和后退的過程中，側滑分量數值不變。設車輪在前進時通過側滑臺所產生的側滑量為A，在后退時的側滑量為B，則可得到下述結論(在遵循上述對側滑量的符號約定的條件下)： B大于或等于零，且B大于或等于A的絕對值。 (1)若前進時的側滑量A大于一定的正數