影響汽車底盤輸出功率檢測結(jié)果的因素

1、影響汽車底盤測功機(jī)檢測結(jié)果的因素摘要：底盤測功機(jī)是汽車動(dòng)力性檢測應(yīng)用較為廣泛的檢測設(shè)備，在檢測實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)測功機(jī)在檢測汽車動(dòng)力性時(shí)存在一些問題。通過對(duì)測功機(jī)的結(jié)構(gòu)原理的分析，找出影響測功機(jī)檢測結(jié)果的因素。關(guān)鍵詞：底盤測功機(jī) 汽車動(dòng)力性 檢測一、 前言依據(jù)GB18565-2001營運(yùn)車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法的規(guī)定，對(duì)于在用營運(yùn)車輛的動(dòng)力性采用底盤測功機(jī)(以下簡稱為測功機(jī))檢測汽車驅(qū)動(dòng)輪輸出功率來評(píng)價(jià)。測功機(jī)是一種不解體檢測汽車底盤輸出功率的設(shè)備，它是通過在室內(nèi)臺(tái)架上汽車模擬道路行駛工況的方法來檢測汽車的動(dòng)力性。由于測功機(jī)在試驗(yàn)時(shí)能通過控制試驗(yàn)條件，使周圍環(huán)境影響減至最小，同時(shí)通過功率吸收加載裝置

2、來模擬道路行駛阻力，控制行駛狀況，故能進(jìn)行符合實(shí)際的復(fù)雜循環(huán)試驗(yàn)，因而廣泛應(yīng)用于汽車動(dòng)力性的檢測。但是經(jīng)過多年的實(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(duì)測功機(jī)的結(jié)構(gòu)原理分析，找出影響檢測結(jié)果的因素，并提出解決問題的建議措施。二、測功機(jī)工作原理2.1測功機(jī)結(jié)構(gòu)測功機(jī)主要由道路模擬系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)及引導(dǎo)系統(tǒng)等構(gòu)成。普通型道路模擬系統(tǒng)如圖所示。2.2測功機(jī)工作原理測功機(jī)采用電渦流測功器測試汽車的瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)力數(shù)值。電渦流測功器主要有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，其中定子是一個(gè)鋼制的機(jī)殼，在圓周方向上裝有若干個(gè)帶鐵芯的勵(lì)磁線圈；轉(zhuǎn)子是一個(gè)很厚的鋼制圓盤(渦流盤)，固定在轉(zhuǎn)軸上

3、，可隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。定子與轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子渦流盤與線圈鐵芯之間都只有很小的間隙，若在線圈中通入直流電，就會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場。磁力線將經(jīng)過鐵芯、轉(zhuǎn)子盤以及定子外殼的一部分形成閉合回路。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子盤將切割磁力線而感應(yīng)很強(qiáng)的渦流。渦流與勵(lì)磁線圈磁場間的相互作用，將使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)受到一定的阻力或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。汽車驅(qū)動(dòng)輪要帶動(dòng)渦流測功器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，就必然要克服這種渦流阻力而消耗能量。調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈的電流，就能改變磁場和渦流的強(qiáng)度，也就可以輕而易舉地改變驅(qū)動(dòng)輪的負(fù)荷，因而能在不同工況下檢測出汽車的速度、汽車驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力和輸出功率。在動(dòng)力性檢測過程中，控制方式處于恒速控制，當(dāng)車速達(dá)到設(shè)定車速（誤差

4、7;2km/h）并穩(wěn)定5s后（時(shí)間過短，檢測結(jié)果重復(fù)性較差），計(jì)算機(jī)讀取車速與驅(qū)動(dòng)力數(shù)值，并計(jì)算汽車底盤輸出功率。而計(jì)算機(jī)所依據(jù)的計(jì)算公式為：P=T·n9549(kw)。其中：n為設(shè)定車速時(shí)帶動(dòng)測功機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速T為當(dāng)測功機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，且給勵(lì)磁線圈加一定的電流時(shí)，可擺動(dòng)的定子外殼所產(chǎn)生的阻力矩 三、影響檢測結(jié)果的因素及分析1.定子外殼作用力精度由公式：P=T·n9549可知，力矩T與轉(zhuǎn)速n的大小直接影響著功率P的大小，由于檢測過程中，采用恒速控制，因而與力矩T直接關(guān)系的作用于定子外殼的力（與驅(qū)動(dòng)輪的力的大小相等，方向相反）的精度與功率檢測結(jié)果密切相關(guān)。影響定子外殼作用

5、力的主要因素是滾動(dòng)阻力，而滾動(dòng)阻力與滾筒的表面狀況和車輪在滾筒上的安置角有關(guān)。以下分析滾筒的表面狀況與車輪在滾筒上的安置角跟滾動(dòng)阻力之間的關(guān)系：滾筒的表面狀況 滾筒的表面狀況是指滾筒表面的加工方法和清潔程度(水、油和橡膠粉末的污染等)。汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動(dòng)過程是一個(gè)摩擦過程，總摩擦力由若干分力組成，如:F總=F附著+F阻滯式中:F附著-接觸面間的附著力； F阻滯-輪胎在滾筒上滾動(dòng)變形時(shí)，由于壓縮與伸張作用之間能量的差別而消耗的能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為阻止車輪滾動(dòng)的作用力；該兩項(xiàng)分力取決于輪胎材料、結(jié)構(gòu)和溫度。附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復(fù)雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，橡膠塊與滾筒之間的嵌合

6、程度越來越差，在未達(dá)到平衡狀態(tài)之前便產(chǎn)生了滑動(dòng)和振動(dòng)；另一方面隨著速度的提高，接觸面的溫升加快，很快在滾筒表面形成了一層橡膠膜，降低了附著系數(shù)，從而降低了附著力，使得力矩變小，從而降低了功率。不同廠家的測功試驗(yàn)臺(tái)滾筒表面的附著系數(shù)不盡相同，即便是同一測功試驗(yàn)臺(tái)新舊滾筒的附著系數(shù)也不一樣，不同的附著系數(shù)直接影響著測功試驗(yàn)臺(tái)的測試能力。在實(shí)際檢測中，車輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與滾筒的接觸區(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(duì)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(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的，此時(shí)由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，是輪胎變形時(shí)對(duì)它做的功不能全部收回，此能量消耗在輪胎

7、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)化成熱能而消失在大氣中。這種損失即為彈性物質(zhì)的遲滯損失。滾動(dòng)阻力系數(shù)與模擬路面的滾筒加工、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)，具體如下：a.若滾筒的半徑越大，在車輪滾動(dòng)時(shí)輪胎的變形量就越小，也就是說彈性遲滯損失就越小，故滾動(dòng)阻力系數(shù)隨滾筒半徑的增大而減小。b.在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運(yùn)轉(zhuǎn)就平穩(wěn)，當(dāng)車速一定時(shí)滾動(dòng)阻力系數(shù)的波動(dòng)范圍就越小，所以說，滾動(dòng)阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。c.輪胎氣壓 輪胎氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)影響很大，氣壓低時(shí)在硬質(zhì)滾筒上輪胎變形大，滾動(dòng)時(shí)遲滯損失增加，增大了阻滯力（過大時(shí)，使阻

8、滯力不合格），為了減少該項(xiàng)所引起的檢測誤差，要求在測功性能檢測前必須將輪胎氣壓充至標(biāo)準(zhǔn)氣壓。安置角 所謂安置角是指車輪與滾筒接觸點(diǎn)的切線方向與水平方向的夾角。安置角對(duì)滾動(dòng)阻力是有影響的，如圖所示，車輪在滾筒上勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)的受力分析，由力偶平衡原理：T0=0;其中滾動(dòng)力矩:由此可得出車輪的滾動(dòng)阻力為:式中:Ff-車輪的滾動(dòng)阻力;f-滾動(dòng)阻力系數(shù);得: 由上式可見，臺(tái)架的滾動(dòng)阻力系數(shù)隨著安置角的增大而增大。從以上分析可見適當(dāng)大的安置角對(duì)檢測有利，但并不是越在越好，因?yàn)楫?dāng)安置角 增大時(shí)車輪輪胎相對(duì)變形增大，遲滯損失增加，滾筒帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)的附加轉(zhuǎn)矩增大，儀器示值大，影響測量精度，同時(shí)增加車輪駛離滾筒時(shí)的

9、困難。安置角大小不相等，使測功性能測試結(jié)果缺乏可比性，使檢測結(jié)果失真。在實(shí)際的檢測設(shè)備中，滾筒中心距會(huì)影響車輪的安置角。滾筒中心距是指底盤測功機(jī)前后兩排滾筒支承軸線之間的距離，隨著滾筒中心距的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對(duì)車輪支承力也隨之增大，這樣將導(dǎo)致車輛在測功機(jī)臺(tái)架上的運(yùn)行滾動(dòng)阻力增加。2.機(jī)械阻力 汽車底盤測功機(jī)的臺(tái)架機(jī)械損失主要包括支承軸承、聯(lián)軸器等，這些部件在車輪帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)過程中，由于摩擦力的存在將消耗一定的功率，為此采用倒拖方法可以測出同不同車速下底盤測功機(jī)臺(tái)架的機(jī)械阻力所消耗的功率，如圖3所示，由于臺(tái)架阻力消耗了汽車部分驅(qū)動(dòng)功率，因此，在檢測汽車底盤輸出功率時(shí)，必須

10、計(jì)入機(jī)械阻力所消耗的功率。P 機(jī)械阻力車速v圖3 底盤測功機(jī)臺(tái)架機(jī)械阻力所消耗的功率與車速的關(guān)系3.冷卻風(fēng)扇 風(fēng)冷式電渦流功率吸收裝置采用冷卻風(fēng)扇給勵(lì)磁線圈進(jìn)行散熱，由于冷卻風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子為一體，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，冷卻風(fēng)扇自身將消耗一定的驅(qū)動(dòng)功率，且與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此，當(dāng)?shù)妆P測功機(jī)安裝有風(fēng)冷式電渦流功率吸收裝置時(shí)，必須給出風(fēng)扇消耗功率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（或車速）的數(shù)學(xué)模型，以便計(jì)入底盤輸出功率中。4.底盤測功機(jī)標(biāo)定方法影響測試結(jié)果底盤測功一般有兩個(gè)傳感器即車速傳感器和力傳感器。車速傳感器標(biāo)定比較規(guī)范和準(zhǔn)確，而力傳感器標(biāo)定存在較多問題而影響檢測結(jié)果。力傳感器標(biāo)定時(shí)切斷電渦流機(jī)的控制電源，在渦流機(jī)上固

11、定標(biāo)定桿進(jìn)行標(biāo)定。由于標(biāo)定桿安裝到標(biāo)定系統(tǒng)后， 已對(duì)力傳感器進(jìn)行了加載，而標(biāo)定桿的加載量與滾筒切向力和關(guān)系是一個(gè)未知數(shù)，標(biāo)定人員通常以此狀態(tài)為零位并調(diào)整儀表驅(qū)動(dòng)力示值為零后進(jìn)行加載標(biāo)定。這樣標(biāo)定則導(dǎo)致以后檢測結(jié)果偏小。5.檢測信號(hào)處理電路對(duì)檢測結(jié)果的影響 檢測信號(hào)處理電路的任務(wù)是把傳感器微弱信號(hào)放大并且把傳感器的高阻抗輸入變換為低阻抗輸出，然后把模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、量化、調(diào)制成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)。測功機(jī)采用的拉壓傳感器其實(shí)就是壓電傳感器，它的輸出信號(hào)一般較弱，工作環(huán)境往往比較惡劣，在傳感器的兩端會(huì)產(chǎn)生較大的干擾信號(hào)。因此信號(hào)處理電路的好壞決定了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。信號(hào)處理電路的基本要求是：

12、要有很高的抗干擾能力，溫漂系數(shù)要小，放大信號(hào)穩(wěn)定。否則信號(hào)易失真，使檢測結(jié)果準(zhǔn)確度下降。在測功取點(diǎn)過程中，信號(hào)采樣速率有時(shí)也會(huì)影響力的采樣。采樣點(diǎn)過密不利于有效地濾去外界的干擾信號(hào)。讓干擾信號(hào)疊加在力信號(hào)上，在波形曲線上形成“毛刺”，會(huì)使功率取點(diǎn)值偏大。采樣過疏，無法反映取點(diǎn)過程的全貌，容易造成功率值偏小。因此必須選用較合理的采樣頻率來保證檢測結(jié)果的正確性。根據(jù)檢測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，程序通過檢測傳感器控制采樣開始時(shí)間，采樣頻率為100Hz。四.減少影響測結(jié)果的措施1.選擇合理的測功機(jī) 綜合性能檢測站最好配備兩臺(tái)測功機(jī)，比如一臺(tái)承受軸荷為10噸級(jí)，另一臺(tái)承受軸荷為3噸級(jí)，這樣就可以根據(jù)車輛的類型、軸重、

13、車輪半徑、軸距等來選擇合適的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行檢測，這樣可減少車輪安置角對(duì)檢測結(jié)果的影響。2.要定期對(duì)測功機(jī)進(jìn)行維護(hù)、檢定及運(yùn)行檢查，就可避免因測功機(jī)的技術(shù)狀況欠佳對(duì)檢測結(jié)果的影響。特別應(yīng)定期檢查滾筒的橢圓度和同軸度，對(duì)于橢圓度和同軸度不符合標(biāo)準(zhǔn)的滾筒應(yīng)及時(shí)調(diào)整或更換。3.應(yīng)加強(qiáng)檢測前檢查輪胎表面的技術(shù)狀況，特別是同一軸上左右輪胎花紋和磨損的一致性，檢查輪胎氣壓是否符合規(guī)定及左右的一致性。可以采用輪胎壓力校正設(shè)備，使檢查和充放氣為一臺(tái)設(shè)備，只要在壓力計(jì)上設(shè)定被檢車輛的標(biāo)定輪胎氣壓，檢查和充放氣的工作即可同時(shí)完成。這樣就可減少該項(xiàng)所引起的檢測誤差。4.有條件的可采用反拖測功系統(tǒng)。反拖測功機(jī)可以測試出測功機(jī)的機(jī)械損失及汽車傳動(dòng)系、主減速器、車輪與滾筒以及臺(tái)架機(jī)械系統(tǒng)的阻力損失，進(jìn)而提高檢測精度。5.引車員應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程正確操作。在測功時(shí)，應(yīng)使被檢車輛沿行車線垂直于試驗(yàn)臺(tái)緩慢、平穩(wěn)地駛上試驗(yàn)臺(tái)，將被檢車輪停放在滾筒中間位置上，按照點(diǎn)陣屏提示，掛入合理擋位進(jìn)行加速。五、結(jié)束語 影響測功檢測結(jié)果的因素很多，在遇到具體問題時(shí)應(yīng)加以具