對影響反力式滾筒制動試驗(yàn)臺檢測汽車制動力結(jié)果因素的分析

1、對影響反力式滾筒制動試驗(yàn)臺檢測汽車制動力結(jié)果因素的分析車輛檢測 2009-04-23 20:46:52 閱讀415 評論0   字號：大中小 訂閱 摘要 反力式滾筒制動試驗(yàn)臺是汽車制動性能檢測應(yīng)用較為廣泛的檢測設(shè)備，在檢測實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)滾筒制動試驗(yàn)臺在檢測汽車制動力時(shí)存在一些問題。本文通過對滾筒制動試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、測試控制單元等幾方面的分析，找出影響制動試驗(yàn)臺檢測結(jié)果的因素。關(guān)鍵詞 汽車滾筒制動試驗(yàn)臺 制動力 檢測1 前言   汽車的制動性能直接關(guān)系著汽車的行駛安全，汽車制動性能的檢測，是汽車檢測站檢測車輛的必檢項(xiàng)目。而反力式滾筒制動試驗(yàn)臺以其測

2、試受外界環(huán)境影響小、占地少、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全性能好、檢測結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此目前在國內(nèi)汽車綜合性能檢測站大量使用的就是反力式滾筒制動試驗(yàn)臺。但是經(jīng)過長期的檢測實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)在實(shí)際檢測過程中仍然存在一些問題。本文主要通過對反力式滾筒制動試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、測試控制單元、輪胎氣壓等幾個(gè)方面分析，找出影響檢測結(jié)果的因素，并提出解決問題的建議與措施。2 反力式滾筒制動試驗(yàn)臺工作原理反力式滾筒制動試驗(yàn)臺（以下簡稱為制動試驗(yàn)臺）是由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動力測試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動力測試單元由框架、驅(qū)動裝置、滾筒組、舉升裝置、測量裝置等構(gòu)成。進(jìn)行車輪制動力檢測時(shí)，被檢汽車駛上

3、制動試驗(yàn)臺，車輪置于主、從動滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開關(guān)被接通）。通過延時(shí)電路啟動電動機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動和主、從動滾筒帶動車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動踏板。車輪在車輪制動器的摩擦力矩作用下開始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動機(jī)驅(qū)動的滾筒對車輪輪胎的摩擦力克服制動器的摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)在車輪輪胎對滾筒表面切線方向的摩擦力作用下，減速器殼體與測力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動相反方向擺動，測力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動力大小成比例的電信號。從測力傳感器送來的電信號經(jīng)放大濾波后，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲和處理后，檢測

4、結(jié)果由打印機(jī)打印出來。                                                3 檢測時(shí)車

5、輪的受力分析    下面從汽車的實(shí)際檢測受力情況進(jìn)行分析，假設(shè)制動試驗(yàn)臺前、后滾筒直徑相等且水平安置，被測試車輛前、后輪中心處于同一水平高度，在檢測過程中忽略滾動阻力，則測試車輪在滾筒上制動時(shí)的受力情況如圖1所示。圖中G為被測車輪的輪荷；N1、N2分別為前后滾筒對被測車輪的法向反力；F1、F2分別為前后滾筒與車輪間的切向力，即制動力；F為車橋?qū)囕嗇S的水平推力；M為車輪所受制動力矩；為安置角；D為被檢車輪直徑；d為滾筒直徑；L為滾筒中心距。    根據(jù)力學(xué)平衡原理，可以列出下列關(guān)系式：    &

6、#160; (N1-N2sin+(F1+F2cos=F                         (1      (N1+N2cos-(F1-F2sin=G             &

7、#160;           (2D                                      

8、60;                       圖1為檢測時(shí)車輪受力的情況假如被測車輪與滾筒間的附著條件得以充分利用，并且兩滾筒附著系數(shù)相同，則F1、F2的最大值應(yīng)為：    F1=N1×, F2=N2×          &

9、#160;                      (3    將（3）式代人（1）、（2）式得：    N1(sin+cos-N2(sin-cos=F               

10、60;     (4    N1(cos-sin+N2(cos+sin=G                    (5聯(lián)立上式解得:N1=F(sin+cos+G(sin-cos/( 2+1sin2        (6N2=F(sin-cos+G(cos+sin

11、/( 2+1sin2        (7當(dāng)車輪制動時(shí)，制動試驗(yàn)臺可能測得的最大制動力為：Fmax=(N1+N2×=×(G+F/(2+1cos                (8從式（8）中可以看出制動試驗(yàn)臺所測得附著力即制動力受水平推力F、安置角、滾筒表面的附著系數(shù)等因素的影響。4 影響檢測結(jié)果的因素及分析4.1 安置角 對檢測結(jié)果的影響從圖1的幾何關(guān)系可以

12、得出安置角=arcsinL/(D+d，可見安置角與被測車輪直徑D、滾筒中心距L及滾筒直徑d有關(guān)，它們對檢測結(jié)果的影響很大。目前大多數(shù)制動檢驗(yàn)臺的兩滾筒間中心距是固定的，滾筒直徑為定值，因此安置角的大小只能車輪直徑D變化而變化，車輪直徑增大時(shí)，安置角就減小，那使附著力減小即制動力檢測值減小。對于滾筒中心距和直徑固定不變的制動試驗(yàn)臺，檢測不同類型的車輛時(shí)，由于車輪輪胎直徑不同，安置角也不同，其檢測結(jié)果是有偏差的。當(dāng)滾筒直徑D為較大值時(shí)，輪胎直徑不同的車輪的安置角變化范圍也較小，因此大直徑滾筒的制動試驗(yàn)臺檢測各種類型的車輛時(shí)，其檢測結(jié)果的偏差比小直徑滾筒的制動試驗(yàn)臺檢測結(jié)果來得小。一般情況下，適當(dāng)增

13、大安置角對檢測有利，但不是越大越好，因?yàn)榘仓媒窃龃?，則輪胎的變形增大，阻滯力也會相應(yīng)增加，滾筒帶動車輪旋轉(zhuǎn)的附加轉(zhuǎn)矩增大。4.2 制動試驗(yàn)臺滾筒表面附著系數(shù)對檢測結(jié)果的影響制動試驗(yàn)臺測量制動力是通過轉(zhuǎn)動的滾筒來模擬汽車在路面上進(jìn)行行駛制動的過程，因此要求制動試驗(yàn)臺滾筒表面必須有較高的附著系數(shù)。不同廠家的制動試驗(yàn)臺滾筒表面的附著系數(shù)不盡相同，即使是同一制動試驗(yàn)臺新舊滾筒的附著系數(shù)也不同，不同的附著系數(shù)直接影響制動試驗(yàn)臺的檢測效果；附著系數(shù)越大，制動試驗(yàn)臺測力能力也越大，測出的制動力效果也越好。按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，附著系數(shù)不得低于0.75，現(xiàn)國內(nèi)制造的制動試驗(yàn)臺大部分為鋼質(zhì)滾筒，表面粘有熔燒鋁礬土砂粒

14、，附著系數(shù)多為0.80.9之間，滾筒材質(zhì)要求不高，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)性好，受氣溫和濕度的影響小，對輪胎磨損小。另外，水平推力F與非測試輪的制動性能和非測試輪與地面的附著系數(shù)有關(guān)，非測試輪的制動性能越好、地面的附著系數(shù)越高，則水平推力F越大。不同檢測站由于地面處理方式的不同，使得地面的附著系數(shù)大小不相同，因此即使非測試車輪的制動力一樣，對被檢車輪的檢測結(jié)果影響也不同。4.3 輪胎技術(shù)狀況對檢測結(jié)果的影響車輪滾動時(shí)，輪胎與滾筒之間的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承面的相對剛度確定了變形的特點(diǎn)。當(dāng)彈性輪胎在硬質(zhì)鋼制滾筒上滾動時(shí)，輪胎變形是主要的，此時(shí)由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失

15、，是輪胎變形時(shí)對它做的功不能全部收回，此能量消耗在輪胎各組成部分間摩擦及橡膠、簾線等物質(zhì)的分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化熱能而消失在大氣中。輪胎表面的磨損對附著系數(shù)的影響比較明顯，輪胎表面磨損的不一致，會導(dǎo)致左右車輪的附著系數(shù)和半徑的差異，影響左右車輪的制動力平衡。輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)影響很大，輪胎的充氣壓力過高會降低輪胎表面的附著系數(shù)，同時(shí)由于車輪直徑增大了，制動力會相對減少。氣壓低時(shí)在硬質(zhì)滾筒上輪胎變形大，滾動時(shí)遲滯損失增加，增大了阻滯力（過大時(shí)，使阻滯力不合格）。特別是承受較大載荷時(shí)，左右輪胎氣壓不一致帶來的問題和輪胎表面磨損程度相似。4.4 踏板力和制動氣壓對制動性能檢測結(jié)果的影響制動試驗(yàn)臺

16、是為了檢測汽車制動器的制動力，對于液壓制動系統(tǒng)，汽車制動器制動力的大小取決于制動踏板力，當(dāng)用力踩住制動踏板時(shí)，可能取得最大的制動器制動力。對于氣壓制動，汽車制動器制動力的大小取決于制動氣壓。在進(jìn)行制動性能檢驗(yàn)時(shí)，為使檢驗(yàn)結(jié)果有可比性，要按GB7258-2004機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件對制動踏板力或制動氣壓的規(guī)定執(zhí)行。因此必須測取檢測過程中的踏板力或制動氣壓作為判定檢測結(jié)果是否有效的依據(jù)之一，如果在判定結(jié)果時(shí)不能提供踏板力或制動氣壓這兩個(gè)必要參數(shù)，則制動力檢測結(jié)果也就沒什么意義。4.5制動檢測過程中操作不當(dāng)對檢測結(jié)果的影響    在制動試驗(yàn)臺上進(jìn)行制動力檢測，被測車輛

17、的車輪抱死，會被滾筒帶動移出試驗(yàn)臺，使制動力不能被充分檢測出來，造成測出的制動力偏小，合格率降低。對小轎車來說，車身質(zhì)量較輕，由于駕駛員坐在左邊位置上，使左右輪質(zhì)量分布發(fā)生變化，也會對制動力檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。另外檢測汽車前軸制動力時(shí)轉(zhuǎn)動方向盤、檢測后軸制動力時(shí)車身在滾筒上擺得不正，都會改變車輪制動力的大小和分配，使檢測結(jié)果產(chǎn)生誤差。4.6 檢測信號的調(diào)理對檢測結(jié)果的影響    檢測信號調(diào)理的任務(wù)是將傳感器測出的電信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)或A/D轉(zhuǎn)換器輸入要求的電平信號。測量系統(tǒng)中信號調(diào)理的任務(wù)除了信號放大、濾波外，還有諸如零點(diǎn)校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正、量程切換

18、等信號調(diào)理電路。在檢測系統(tǒng)中，傳感器的輸出信號一般較弱，工作環(huán)境往往比較惡劣，在傳感器的兩端會產(chǎn)生較大的干擾信號。因此信號處理電路的好壞決定了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。信號處理電路的基本要求是：要有很高的抗干擾能力，溫漂系數(shù)要小，放大信號穩(wěn)定。否則信號易失真，使檢測結(jié)果準(zhǔn)確度下降。4.7 制動力最大值的判定方法對檢測結(jié)果的影響由于微電子技術(shù)的巨大進(jìn)步，目前我國國內(nèi)的制動試驗(yàn)臺已普遍采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行制動力的采集和處理。目前判斷制動力最大值的方法基本有兩種：一種是連續(xù)采集制動全過程的數(shù)據(jù)，待制動曲線上升到平緩區(qū)段時(shí)判斷曲線“拐點(diǎn)”的位置，以此作為制動力最大點(diǎn)；另一種是以測量滑移率，即測量車輪的線速度

19、，當(dāng)線速度下降到制動前的滾筒線速度的8570，也就是滑移率達(dá)到1530時(shí)，將該點(diǎn)作為制動力最大值點(diǎn)。根據(jù)汽車?yán)碚?，附著系?shù)是隨滑移率而變化的。在滑移率為20左右時(shí)，附著系數(shù)值最大。前一種“拐點(diǎn)”判斷方法得到的實(shí)際上是“靜態(tài)制動力”，而不是最大制動力。因此采用測量滑移率的方法判斷最大制動力的方法較好。目前汽車綜合性能檢測站采用歐模式的制動試驗(yàn)臺，即在兩個(gè)滾筒之間安裝著第三滾筒，第三滾筒與車輪表面線速度相等。在制動力檢測過程中，當(dāng)車輪與大滾筒的滑移率達(dá)到20時(shí)，檢測控制系統(tǒng)就通過顯示屏提示引車員立即開始車輪制動，同時(shí)控制裝置就關(guān)閉驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)，這樣就可能測出最大制動力，并避免車輪與大滾筒之

20、間滑移時(shí)間過長，減少輪胎的磨損。如果關(guān)機(jī)時(shí)間過早，將不能測得最大制動力，使測出來的制動力偏小。4.8 信號的采樣頻率對檢測結(jié)果的影響在制動力的數(shù)據(jù)采集過程中，采集點(diǎn)的疏密（采樣速率）有時(shí)也會影響制動力最大值的正確判定。采集點(diǎn)過密不利于有效地濾去外界的干擾信號，讓干擾信號疊加在制動力信號上，在波形曲線上形成“毛刺”，會使所判斷的最大制動力產(chǎn)生偏差。采集過疏，無法反映制動過程的全貌，容易造成制動力最大值的缺失，所判斷的最大制動力將偏小。因此必須選用較合理的采樣頻率來保證制動力檢測結(jié)果的正確性。根據(jù)我們的檢測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，程序通過檢測制動器傳感器控制采樣開始時(shí)間，采樣頻率為100Hz；在非保護(hù)停機(jī)狀態(tài)下

21、，采樣時(shí)間應(yīng)不少于3s ；這樣最大制動力就在制動檢測過程中所采集到的全部采樣點(diǎn)中并被甄別、顯示。5 減少影響制動力檢測結(jié)果的措施（1）選擇合理的制動試驗(yàn)臺。綜合性能檢測站最好配備兩臺滾筒制動試驗(yàn)臺，比如一臺承受軸荷為10t級，另一臺承受軸荷為3t級，這樣就可以根據(jù)車輛的類型、荷重、車輪半徑、軸距等來選擇合適的滾筒制動試驗(yàn)臺進(jìn)行檢測，可減少制動力檢測結(jié)果的誤差。 （2）要定期對制動試驗(yàn)臺進(jìn)行維護(hù)、檢定及運(yùn)行檢查，就可避免因制動試驗(yàn)臺的技術(shù)狀況欠佳對檢測結(jié)果的影響；應(yīng)及時(shí)有效地向附著系數(shù)已下降的滾筒表面噴砂，以保持和提高輪胎與滾筒之間的附著系數(shù)，保持和增加制動試驗(yàn)臺測試制動力的能力。（3）采取適當(dāng)措施來改進(jìn)檢測方法。當(dāng)被測車輪抱死在滾筒上滑