機(jī)動車反力式滾筒制動試驗(yàn)臺檢測精度概述
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論文導(dǎo)讀：ACZD-13反力式滾筒制動試驗(yàn)臺由框架、驅(qū)動裝置、滾筒裝置、測量裝置、舉升裝置和指示與控制裝置等組成。對檢測精度造成影響。GB7258-2004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在對空載汽車制動性能檢測時(shí),液壓制動系踏板力,座位數(shù)小于或等于9的載客汽車≤400N,其他車輛≤450N。
關(guān)鍵詞：汽車制動性能，反力式滾筒制動試驗(yàn)臺，檢測精度
一、ACZD-13反力式滾筒制動試驗(yàn)臺工作原理
1 臺體結(jié)構(gòu)
ACZD-13反力式滾筒制動試驗(yàn)臺由框架、驅(qū)動裝置、滾筒裝置、測量裝置、舉升裝置和指示與控制裝置等組成。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、易于控制、通用性好，能測試制動性能的多項(xiàng)指標(biāo)，并且便于維修，故廣泛用于機(jī)動車檢測機(jī)構(gòu)。圖1為ACZD-13滾筒反力式制動試驗(yàn)臺簡圖。
圖1 ACZD-13滾筒反力式制動試驗(yàn)臺簡圖
圖1中設(shè)置有左右對稱的兩套獨(dú)立的檢測裝置，以便對每個車輪的制動性能進(jìn)行檢測。每套裝置由電動機(jī)、減速器、主動從動滾筒、S型測力傳感器等組成。電動機(jī)的法蘭直接與減速器相連，減速器的輸出軸套裝配在主動滾筒的軸端上，滾筒通過帶座球軸承安裝在機(jī)架上，主動從動滾筒用鏈條傳動連接在一起，這樣就構(gòu)成了電動機(jī)和減速器可以繞主動滾筒軸線旋轉(zhuǎn)的懸浮傳動鏈，在機(jī)架與減速器力臂之間用S型測力傳感器懸掛連接在一起組成反力測試系統(tǒng)。
測試時(shí)，為防止粘砂滾筒扒傷汽車輪胎，在主動、從動滾筒之間安裝有第三滾筒自動停機(jī)裝置。
2 工作原理
設(shè)備工作時(shí)，被測車輪駛?cè)胫苿优_兩滾筒之間，電動機(jī)轉(zhuǎn)動經(jīng)減速機(jī)減速增大扭矩后驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，由于被測車輪輪胎外緣與兩滾筒外緣表面相切，此時(shí)車輪也在摩擦力的作用下以滾筒相同的線速度轉(zhuǎn)動，由電動機(jī)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩稱驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。待電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，踩制動踏板使車輪制動，車輪制動產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩經(jīng)輪胎傳遞到滾筒表面，此時(shí)滾筒表面受到的制動轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩形成一對大小相等，方向相反的力偶矩。制動轉(zhuǎn)矩試圖阻止?jié)L筒轉(zhuǎn)動，并帶動電動機(jī)減速機(jī)構(gòu)成的傳動鏈圍繞主動滾筒軸線反向旋轉(zhuǎn)，在減速機(jī)與機(jī)架之間安裝的S型測力傳感器，限制了傳動鏈條的轉(zhuǎn)動，并測取了制動轉(zhuǎn)矩的信號，此信號經(jīng)控制系統(tǒng)處理，顯示其量化值。
在不制動時(shí)，滾筒表面轉(zhuǎn)動的線速度與被測車輪輪胎外緣的線速度相同，不會造成輪胎磨損。但當(dāng)制動時(shí)，尤其在車輪抱死時(shí)，線速度不相同就會造成輪胎磨損。免費(fèi)論文。在主動、從動滾筒之間安裝的第三滾筒，在檢測時(shí)由輪胎帶動以輪胎相同的線速度轉(zhuǎn)動。制動過程中，如果輪胎相對滾筒產(chǎn)生滑移，線速度就會降低，裝配在第三滾筒軸端的傳感器將速度降低信號傳輸至控制系統(tǒng)，當(dāng)輪胎的線速度相對滾筒的線速度滑差率達(dá)70-90%時(shí)發(fā)出指令自動停機(jī)，避免輪胎磨損。
檢測方法如圖2所示。電動機(jī)3通過減速器驅(qū)動滾筒再帶動車輪旋轉(zhuǎn),模擬車輛在路面上行駛。制動時(shí),車輪制動器產(chǎn)生的制動力矩
阻礙滾筒轉(zhuǎn)動車輪的制動力F’(周緣力)作用在滾筒上，制動力F’(周緣力)通過杠桿傳給測力秤，由指示表顯示出來(daN)，從而測量出車輪的制動力。當(dāng)制動力大于車輪與滾筒的附著力時(shí)，車輪在滾筒上打滑，若制動力繼續(xù)增加，指示裝置只能顯示滑移的附著力。
圖2 制動力的測量方法示意圖
二、檢測時(shí)車輪的受力分析
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3所示。
圖3
根據(jù)力學(xué)平衡原理可以列出下列關(guān)系式
①N1sinβ+N1Φcosβ+N2Φcosβ-N2sinβ=0
�、贜1cosβ+N2cosβ+N2Φsinβ-N1Φsinβ= G
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)Φ相同，則F1、F2的最大值應(yīng)為：③F1=N1×Φ,F2=N2×Φ
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：
=(N1+N2)×Φ=
G—車輪所受載荷
N1、N2—滾筒對車輪的法向反力;F1、F2—滾筒對車輪的切向力;Φ—滾筒與車輪表面的附著系數(shù);β—安置角
可見影響制動檢驗(yàn)結(jié)果的因素有車輪所受載荷G、安置角β,滾筒與車輪表面的附著系數(shù)Φ。
三、檢測精度不夠準(zhǔn)確的原因分析
1 安置角β的影響
汽車在滾筒臺上檢測制動性能時(shí),車輪置于兩個滾筒之間,形成兩個接觸面,兩滾筒的軸距變化和被測車輪的直徑大小不同,均會形成不同的安置角(圖3中β角)。免費(fèi)論文。
由于車輪對滾筒的壓力方向與重力方向不同,造成壓力增大。被測車輪的重量為G,對滾筒的壓力分別為N1、N2,顯然(N1+N2)cosβ =G
=
=
此式表明滾筒承受的壓力N1、N2的代數(shù)和大于被測車輪的重量G,與滾筒的軸距L、滾筒半徑d,車輪半徑D有關(guān)。由于L、d為定值,車輪半徑D越小,作用在滾筒上的壓力N1+N2相對G的比值就越大。因此,造成壓力增值越大,車輪半徑D越小,檢測制動性時(shí)造成的精度的偏差越大。當(dāng)車輪制動抱死時(shí),制動力F=(N1+N2). cosβ·Φ(Φ為滾筒表面的附著系數(shù);N1+N2為受檢車輪對滾筒的壓力)。汽車在不同的滾筒臺上檢測時(shí),一方面由于制動試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)尺寸(滾筒直徑、前后滾筒軸距等),車輪半徑D不同,會形成不同的安置角β,安置角β的差異會引起受檢車輪對滾筒的壓力N1+N2的變化;另一方面由于滾筒的表面結(jié)構(gòu)、材料及磨損程度的不同,會引起附著系數(shù)Φ的變化。兩方面綜合因素的影響,都會對檢測結(jié)果精度產(chǎn)生一定的影響。
2 附著系數(shù)Φ的影響
汽車輪胎和滾筒間的附著系數(shù)直接影響檢驗(yàn)制動力的效果與精度，附著系數(shù)Φ值越大，制動試驗(yàn)臺測力能力也越大，Φ值不同，制動力檢測結(jié)果也不相同。不同材料結(jié)構(gòu)的滾筒式制動試驗(yàn)臺的附著系數(shù)不同，如表面粘有熔燒鋁礬土砂粒的金屬滾筒附著系數(shù)可達(dá)0.8~0.9,而帶花鍵的金屬滾筒附著系數(shù)一般為0.6，若檢測時(shí)滾筒表面未處理干凈，粘有油、水時(shí)，附著系數(shù)還會迅速降低至使車輪更容易在滾筒表面抱死打滑。對檢測精度造成影響。
3 被測車輪下降的影響
圖4 被測輪下降關(guān)系示意圖
由于被測輪下降,發(fā)生軸間負(fù)荷的再分配現(xiàn)象(重心轉(zhuǎn)移),重力的分力使被測車輪對滾筒的壓力增加（如圖4所示）。受測車輪下降至滾筒制動試驗(yàn)臺時(shí)的下降距離為ΔA,與水平線的夾角為β,汽車軸距L越短,夾角β越大,軸荷再分配的變化越大,對滾筒的壓力是有增值的,增值為W,其垂直分力W·cosβ為被測輪載荷的增重,作用在被測輪的軸心。在同一制動試驗(yàn)臺上(即滾筒的軸距l(xiāng)不變,半徑r不變,車輪半徑R與汽車軸距L起決定性的作用),R越小,下降距離ΔA越大,L越小,軸荷再分配的變化越明顯,對滾筒的壓力增值越大,反之增值越小,這個壓力增值是永遠(yuǎn)存在的。因此,也會對檢測精度造成影響。
4 輪胎的技術(shù)狀況
輪胎表面的磨損對附著系數(shù)Φ的影響比較明顯，輪胎表面摩損的不一致與同軸輪胎花紋不一致，會導(dǎo)致同軸左右車輪的附著系數(shù)Φ的差異，影響同軸左右車輪的制動力平衡，造成制動力平衡性不合格。同時(shí)輪胎氣壓對制動力測試結(jié)果影響也很大，輪胎的充氣壓力過高會降低輪胎表面的附著系數(shù)Φ，同軸左右輪胎氣壓不一致會影響同軸車輪的制動力平衡。在實(shí)際檢測過程中，常采用減少氣壓的方法以增大附著力，但會導(dǎo)致車輪阻滯力增大。以上原因均會對檢測的精度造成影響。
5 車橋的軸荷
反力式滾筒制動試驗(yàn)臺是通過測量滾筒和車輪之間的切向力來判斷車輛的制動能力，而只有在車輪滾動而不抱死的情況下，切向力才能真實(shí)的反映被測車輪所具有的最大制動力。在車輪抱死的情況下，所測的結(jié)果僅為車輪與滾筒之間的附著力，低于被測車輪所具有的最大制動力。GB7258-2004《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)文件》附錄C中規(guī)定檢測方法。因此，在車輪抱死出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時(shí)候，可以考慮采用適當(dāng)增加被測車輛軸荷的辦法使被測車輪與滾筒之間的附著力加大，以測取較大的切向力，提高檢測精度，達(dá)到反映真實(shí)的制動力的目的。
6 檢測信號的調(diào)理對檢測結(jié)果精度的影響
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)果精度下降。
7 制動力最大值的判定方法對檢測結(jié)果精度的影響
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，當(dāng)線速度下降到制動前的滾筒線速度的85％～70℅，也就是滑移率達(dá)到15℅～30℅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，能提高檢測的精度。
ACZD-13 滾筒反力式制動臺就是利用測量滑移率的方法判斷最大制動力的方法進(jìn)行檢測的設(shè)備。ACZD-13 滾筒反力式制動臺采用歐模式的制動試驗(yàn)臺，即在兩個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10-30℅時(shí)即當(dāng)輪胎的線速度相對滾筒的線速度滑差率達(dá)70-90%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，影響檢測的精度。
8 汽車重心偏離和汽車位移的影響
對微型汽車的制動性能檢測時(shí),前軸重一般都在(300~600)kg之間,由于駕駛員坐在左邊位置上,左邊輪重量明顯大于右邊,往往會出現(xiàn)左右輪均抱死不轉(zhuǎn),制動力和大于軸荷的60%,而制動力平均仍達(dá)不到要求的現(xiàn)象。因此,當(dāng)汽車重心不在汽車幾何中心線時(shí),制動跑偏并不決定于制動力之差,而決定于制動力與輪重之差
在制動檢驗(yàn)臺上進(jìn)行制動性能檢測時(shí),被測車的車輪抱死且被滾筒帶動移出檢驗(yàn)臺,此時(shí)檢測到的制動力小于實(shí)際的制動力，使制動力不能被充分檢測出來,造成檢測精度下降。
9 制動踏板使用不當(dāng)?shù)挠绊?br>
GB7258-2004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在對空載汽車制動性能檢測時(shí),液壓制動系踏板力,座位數(shù)小于或等于9的載客汽車≤400N,其他車輛≤450N。在實(shí)際操作中試車員很難掌握適當(dāng),其檢測結(jié)果隨踏板力大小變化。采用液壓制動系的汽車,在駕駛操作中要求使用兩腳制動(連踩兩次制動踏板),而檢測中都使用一腳制動,這是制動系協(xié)調(diào)時(shí)間和制動力檢測精度下降的原因。
10 設(shè)備額定工作條件與檢測的環(huán)境條件對檢測精度的影響
額定操作條件是指測量儀器的正常工作條件，也就是使測量儀器的規(guī)定計(jì)量特性處于給定極限內(nèi)的使用條件。只有在規(guī)定的范圍或額定值下使用，測量儀器才能達(dá)到規(guī)定的計(jì)量特性與測量精度。如符合技術(shù)要求的電動機(jī)供電電壓、傳感器供電電壓、壓縮空氣的供氣壓力、被檢測汽車的軸荷不應(yīng)超過試驗(yàn)臺的允許軸荷、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等。
11 設(shè)備技術(shù)狀態(tài)及引車員操作不當(dāng)?shù)挠绊?br>
未經(jīng)過檢定或校準(zhǔn)或未在使用有效期內(nèi)的檢測設(shè)備是不滿足技術(shù)控制狀態(tài)的，對檢測結(jié)果的精度有較大的影響。免費(fèi)論文。
檢測前軸制動時(shí)轉(zhuǎn)動方向盤,檢測制動時(shí)車身不正,未按操作規(guī)程操作，都會改變車輪制動力的大小,使檢測結(jié)果偏離實(shí)際，降低檢測精度。
四、提高檢測精度的措施
1 改進(jìn)檢測方法
對汽車制動力平衡要求進(jìn)行檢測時(shí),可采用公安部對GB7258-2004標(biāo)準(zhǔn)中制動力平衡條件的規(guī)定:當(dāng)軸制動力與軸荷的百分比比前軸大于20%,比后軸大于15%時(shí)開始判定偏差,或根據(jù)實(shí)際情況確定合理的判定時(shí)機(jī)。當(dāng)被測車輪抱死在滾筒上滑動,測得的制動力沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),則可在汽車上增加適當(dāng)?shù)母郊淤|(zhì)量后再檢測。檢測小轎車時(shí),應(yīng)對稱增加乘坐人員,防止重心偏移。在測試時(shí),為了防止車輪被滾筒推出后移,可對被檢車輛采取牽引措施或在非被測車輪后面墊上三角墊塊,來提高制動試驗(yàn)臺檢測制動力的能力，提高檢測精度。
2 引車員應(yīng)嚴(yán)格按檢測規(guī)程正確操作
在檢測制動性能時(shí), 引車員首先應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高檢測質(zhì)量的意識，嚴(yán)格按檢測規(guī)程正確操作，應(yīng)使被檢車輛沿行車線垂直于檢驗(yàn)臺,緩慢平穩(wěn)地駛上檢驗(yàn)臺,將被檢車輪均勻停放在滾筒上。檢測前輪制動時(shí)不得轉(zhuǎn)動方向盤，按顯示屏的提示進(jìn)行制動操作。
3 適當(dāng)增大安置角β與車輪與滾筒表面間的附著系數(shù)Φ
適當(dāng)增大的安置角β對檢測制動有利，但并不是越大越好，因?yàn)楫?dāng)安置角增大時(shí)，車輪輪胎相對變形增大，遲滯損失增加，滾筒帶動車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩增大，增加了車輪駛離滾筒時(shí)的難度。
檢測車輛制動性能時(shí)應(yīng)選擇附著系數(shù)較高的制動試驗(yàn)臺，同時(shí)應(yīng)定期對制動試驗(yàn)臺進(jìn)行維護(hù)，保持滾筒和臺內(nèi)清潔干燥，無油、水、泥等雜物，盡量減少對滾筒涂敷層的損壞，確保試驗(yàn)臺制動力的檢測能力。
4 保持制動檢驗(yàn)臺的技術(shù)性能與狀態(tài)
定期對制動試驗(yàn)臺進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、技術(shù)性能檢驗(yàn), 對設(shè)備進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，同時(shí)進(jìn)行期間核查，保持良好的技術(shù)性能與狀態(tài)。避免因試驗(yàn)臺的技術(shù)狀況對檢測結(jié)果的精度造成影響。改善滾筒表面的附著系數(shù),確保試驗(yàn)臺檢測制動力的能力。對技術(shù)落后，嚴(yán)重影響檢測結(jié)果精度的制動檢驗(yàn)臺，應(yīng)及時(shí)報(bào)廢更新。還應(yīng)當(dāng)對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和教育。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《汽車安全檢測》 谷志杰主編 人民交通出版社 2002
[2] 《汽車檢測技術(shù)與設(shè)備》 夏均忠主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009
[3] GB7258-2004《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》
[4] ACZD-13 《滾筒反力式制動臺說明書》
