【文章內容簡介】 ； （ 3）檢測數值重復性差：由于駕駛員踩剎車踏板的所用的力不同，每次測試條件很難保證一致，所以每次測得的制動力會有較大的差異。 本章小結 汽車制動性能的檢測是汽車檢測的重點。通過對滾筒制動試驗臺和平板試制動驗臺的分析，可知滾筒制動試驗臺和平板制動試驗臺適用范圍不同，反力式滾筒制動試驗臺所需場地小 ， 設備造價低 ， 測試方便 ， 因此目前成為我國各類檢測站測量機動車制動性能的主要設備；平板式制動試驗臺接近實際道路狀況 ， 臺面 上制動時車輪的受力情況與路面上制動時車輪的受力情況很相似 ， 使測試結果更接近實際情況 ， 但平板式制動試驗臺對傳感器、檢定工具、測試方法等有較嚴格的要求 ， 使得造價升高、測試難度增加。反力式滾筒制動試驗臺測試條件固定，重復性好，結構簡單，且因檢測車速低，所需驅動功率較小，操作安全性能好 ， 得到廣泛應用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 第 3 章 汽車制動試驗臺總體方案 引言 制動試驗臺常見的分類方法有 ： 按測試原理不同，可分為反力式和慣性式兩類 ；按試驗臺支承車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類 ； 按檢測參數不同，可分為測制動力式、測制動距 離式和綜合式三種 ； 按試驗臺的測量、指示裝置傳遞信號方式不同，可分為機械式、液力式和電氣式三類 ； 按試驗臺同時能測車軸數不同，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前國內車輛性能檢測站所用制動檢驗設備多為單軸反力式滾筒制動試驗臺，還沒有廣泛采用平板式制動試驗臺。本文設計的制動試驗臺為單軸反力式滾筒制動試驗臺。 汽車制動試驗臺總體構成 單軸反力式滾筒制動試驗臺結構簡單、工作可靠、易于控制、通用性好，能測試制動性能的多項指標且便于維修。試驗臺的結構如圖 3. 1 所示。它由框架、驅動裝置、滾筒裝置、測量裝置、第三滾 筒 （ 即傳感滾筒 ） 和指示與控制裝置等組成。為使試驗臺能同時檢測車軸兩端左、右車輪的制動力，除框架、指示與控制裝置外，其它裝置是分別獨立設置的 [12]。 ： 由電動機、減速器和鏈傳動機構組成。電動機功率的傳遞是通過減速器內的蝸輪蝸桿傳動后傳給主動滾筒，主動滾筒又通過鏈傳動機構把功率傳給從動滾筒。減速器與主動滾筒共用一軸，減速器滾筒處于浮動狀態(tài)，如圖 所示。 圖 汽車制動試驗臺的原理圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 圖 車輪制動力測試單元 ： 每一車輪制動力測試單元設置一對主、從動滾筒。每個滾筒的兩端分別用滾動軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。滾筒相當于一個活動的路面，用來支承被檢車輛的車輪，并承受和傳遞制動力。汽車輪胎與滾筒間的附著系數將直接影響制動試驗臺所能測得的制動力大小。為了增大滾筒與輪胎間的附著系數，滾筒表面都進行了相應加工與處理，目前采用較多的有下列 5 種 ： （ 1） 開有縱向淺槽的金屬滾筒。在滾筒外圓表面沿軸向開有若干間隔均勻、有一定深度的溝槽，這種滾筒表面附著系數最高可達 ，在制動試驗車輪抱死時容易剝傷輪胎。當表面磨損且沾有油、水時，附著系數將急劇下降 。 （ 2） 表面粘有熔燒鋁礬土砂粒的金屬滾筒。這種滾筒表面無論干或濕，其附著系數均可達 。 （ 3） 表面具有嵌砂噴焊層的金屬滾筒。噴焊層材料選用 NiCrBSi 自熔性合金粉末及鋼砂。這種滾筒表面新的時候其附著系數可達 以上，其耐磨性也較好。 （ 4） 高硅合金鑄鐵滾筒。這種滾筒表面帶槽、耐磨，附著系數可達 ～ ， 價格便宜。 （ 5） 表面帶有特殊水泥覆蓋層的滾筒。這種滾筒比金屬滾筒表面耐磨，表面附著系數可達 ～ ， 但表面易被油污與橡膠粉粒附著，使附著系數降低。 滾筒直徑與兩滾筒間中心距的大小，對試驗臺的性能有較大影響。滾筒直徑增大有利于改善與車輪之間的附著情況，增加測試車速，使檢測過程更接近實際制動狀況，但必須相應增加驅動電機的功率。而且隨著滾筒直徑增大，兩滾筒間中心距也需相應增大，才一能保證合適的安置角。這樣使試驗臺結構尺寸相應增大，制造要求提高。 有的滾筒制動試驗臺在主、從動滾筒之間設置一直徑較小，既可 自轉又可上下擺動的第三滾筒，平時由彈簧使其保持在最高位置。設置有第三滾筒的制動試驗臺大都黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 取消了舉升裝置，在第三滾筒上裝有轉速傳感器。在檢驗時，被檢車輛的車輪置于主、從動滾筒上的同時壓下第三滾筒，并與其保持可靠接觸?？刂蒲b置通過轉速傳感器即可獲知被測車輪的轉動情況。當被檢車輪制動，轉速下降至接近抱死時，控制裝置根據轉速傳感器送出的相應電信號使驅動電動機停止轉動，以防上滾筒剝傷輪胎和保護驅動電機。第三滾筒除了上述作用外，在有的試驗臺上還作為安全保護裝置用，只有當兩個車輪制動測試單元的第三滾筒同時被壓下時，試驗臺 驅動電機電路才能接通。 ： 該裝置主要由測力杠桿、傳感器和測力彈簧等組成，如圖 所示。測力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器連接。與減速器連接的方式有兩種 ： 一種是測力杠桿固定在減速器殼體上 ； 另一種是測力杠桿通過軸承松套在框架的支承軸上，其尾端作用有固定在減速器殼體上的帶有刃口的傳力臂。當浮動的減速器殼體前端向下移動時，第一種連接方式的測力杠桿的前端也向下移動 ； 第二種連接方式的測力杠桿，則通過傳力臂刃口的作用，前端向上移動，并拉伸測力彈簧 A 和測力彈簧 B。測力彈簧 A 和 B在不同的測量范圍內起作用 。如國產 ZD6000 型制動試驗臺，制動力在 04000N 范圍內彈簧 A 起作用 ； 制動力在 400020xx0N 范圍內，彈簧 A 和 B 共同起作用。 安裝在測力杠桿前端的傳感器，能把測力杠桿的移動或力變成反映制動力大小的電信號，送入指示與控制裝置中去。傳感器有自整角電機式、電位計式、差動變壓器式或電阻應變片式等多種類型。 （ 即傳感滾筒 ） 裝置 ： 傳感第三滾筒安裝在彈簧支撐的浮動臂上，當車輪開上滾筒總成時，左、右兩個傳感滾筒同時被壓下。通過行程開關和延時繼電器的作用，兩驅動滾筒相繼啟動。驅動滾筒帶動車輪旋轉，車 輪又帶動傳感滾筒旋轉，它們接觸點的線速度相等。在傳感滾上的磁鐵轉動使轉速傳感器產生一個電信號，送到控制系統(tǒng)，再換算成與地面接觸點的車輪線速度。當車輪制動時，驅動滾筒的線速度不變，傳感滾筒隨車輪的線速度發(fā)生變化。該車輪與驅動滾筒作純滾動時滑移率為零，車輪完全抱死時的滑移率為 10006，當滑移率為 20%的時候，控制系統(tǒng)切斷電源，驅動滾筒停止工作，此瞬間測得的車輪制動力最大。 ： 目前制動試驗臺控制裝置都采用電子式。為提高自動化與智能化程度，控制裝置中配置計算機。指示裝置有指針式和數字顯示式兩種。 帶計算機的控制裝置多配置數字顯示器，但也有配置指針式指示儀表的。 試驗臺采用電腦式控制裝置并配以數字顯示器。主要由計算機、放大器、模數轉換器、數字顯示器和打印機等組成。從測力傳感器送來的電信號，經直流放大后，送往模數轉換器轉換成數字量，經計算機采集、存儲和處理后，檢測結果由數碼管顯示黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 或打印機打印出來。制動過程中，當滑移率達到 20%時，計算機發(fā)出指令使電機停轉，此時制動力最大，同時也防止了輪胎的刮傷。 速器課題 A B 圖 反力式滾筒制動試驗臺的驅動裝置和測量裝置 制動試驗臺工作原理 進行車輪制動力檢測時，被檢汽車駛上制動試驗臺、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被接通 ） 。通過延時電路起動電動機，經減速器、鏈傳動和主從動滾筒帶動車輪低速旋轉，待車輪轉速穩(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。此時電動機 驅動的滾筒對車輪輪胎周緣的切線方向作用制動力以克服制動器摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉。與此同時車輪輪胎對滾筒表面切線方向附加一個與制動力方向相反等值的反作用力，在該反作用力形成的反作用力矩作用下，減速器殼體與測力杠桿一起向滾筒轉 動相反方向擺動，測力杠桿一端的力或位移經傳感器轉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放大濾波后，送往 A/D 轉換器轉 換成相應數字量，經計算機采集、存貯和處理后，檢測結果由數碼管顯示或由打印機打印出來。打印格式與內容由軟件設計而定。一般可以把左、右輪最大制動力、制 動力和、制動力差、阻滯力和制動力一時間曲線等一并打印出來。在制動過程中，當左、右車輪制動力和的值大于某一值 （ 如 500N） 時， 計算機即開始采集數據，采集過程所經歷時間是一定的 （ 如 3s） 。經歷了規(guī) 定的采集時間后，計算機發(fā)出指令使電動機停轉，以防止輪胎剝傷。在有第三滾筒的制動試驗臺上，在制動過程中第三滾筒的轉速信號黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 由傳感器轉變成電信號后輸入計算機，計算車輪與滾筒之間的滑動率。當滑動率達到一定值 （ 如 25%） 時，計算機發(fā)出指令使電動機停轉。如車輪不駛離制動臺，延時電路將電動機關閉 35s 后又自動起動。檢測過程結束 ，車輛即可駛出制動試驗臺。 由于制動力檢測技術條件要求是以軸制動力占軸荷的百分比來評判的，對總質量不同的汽車來說是比較客觀的標準。為此，除了設置制動試驗臺外，還必須配備軸重計或輪重儀，有些復合式滾筒制動試驗臺裝有軸重測量裝置。其稱重傳感器 （ 應變片式 ） 通常安裝在每一車輪測試單元框架的 4 個支承腳處。 有的反力式滾筒制動試驗臺可以選擇每一車輪制動力測試單元的滾筒旋轉方向。兩個測試單元的滾筒既可同向正轉、同向反轉，又可以一正一反。具有這種功能的試驗臺可以檢測多軸汽車并裝軸 （ 如三軸汽車的中軸和后軸，其間沒有軸間差速器 ） 的制動力。測試時使左、右車輪制動測試單元的滾筒轉動方向一正一反，只采集正轉時的制動力數據，這樣可以省去試驗臺前、后設置自由滾筒裝置。這是因為驅動軸內有輪間差速器的作用，當左、右車輪反向等速旋轉時差速器殼與主減速器將不會轉動。所以當被檢測軸車輪被滾筒帶動時，另一在試驗臺外的驅動軸將不會被驅動。而對于裝有軸間差速器的雙后軸汽車可在一般的反力式滾筒制動臺上逐軸測試每車軸的車輪制動力。 此外，現在很多制動試驗臺都裝有配套的軸重計量設備。軸重計量裝置按照工作原理可分為機械式和電子式兩類。機械式稱重是按照不等臂杠桿平 衡原理利用擺錘、齒板齒輪傳動而設計的，其結構簡單、成本低，但工作效率和測量精度不如電子式的高。隨著電子技術的發(fā)展，目前我國汽車檢測站和設備生產廠家大多采用先進的、有微處理機系統(tǒng)的電子式軸重計量裝置，它具有零點自動調整、自動去皮、高分辯率顯示等功能，適合各種汽車的軸荷計量。電子式軸重計量裝置一般由機械部分 （ 包括承載裝置和傳感器裝置 ） 和顯示儀表等兩部分組成。機械部分又稱為秤體。秤體部分包括承載臺板、承載 、傳感器以及框架等，見圖 。 常用的傳感器為懸臂梁式，它造價較高，但它的性能指標好，是一種高精度、抗 偏性能優(yōu)越的器件。 汽車開上制動試驗臺使被檢車軸左右車輪處于每對滾筒之間，放下舉升器。起動電動機，通過減速器、鏈傳動和主從動滾筒帶動車輪低速旋轉，然后用力踩下制動踏板。此時，車輪產生的制動力作用在滾筒上，與滾筒的旋轉方向相反，因而產生一反作用力矩 （ 圖 ） 。減速器殼體在反作用力矩的作用下，其前端發(fā)生繞其輸出軸向下的偏轉，迫使測力杠桿前端向下或向上位移，通過傳感器轉換成反映制動力大小的電信號，由計算機采集、處理后，指令電動機停轉，并由指示裝置或打印機輸出檢測到的制動力數值。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 圖 軸重測量裝置秤體結構簡圖 制動試驗臺力學分析 由于臺架試驗的受力狀況與實際道路大不相同，無法模擬道路制動的力學狀況，因此有必要深入了解臺架試驗臺的制動過程，分析反力式制動試驗臺的測試性質，包括能測試的制動力的大小及影響因素，測試過程滾筒載荷的變化。檢測制動力時會出現過的幾種情況 ： （ 1） 未制動時，車輪被滾筒驅動而轉動，儀表顯示的是該輪 （ 左、右 ） 阻滯力，阻滯力應不大于該軸荷的 8%； （ 2） 完全制動 （ 制動踏板踏到底 ） 時， 被檢車輪隨滾筒轉動，若指示裝置顯示的制動力很小，達不到標準要求，則制動不合格。屬制動性能不好，車輪沒有抱死。一般調整、維修解決 ； （ 3） 完全制動時，被檢車輪在兩滾筒上略有轉動 （ 車輪處于似抱死非抱死狀態(tài) ） ，指示裝置顯示最大制動力值 ；（ 4）完全制動時，被檢車輪開始脫離前滾筒，后移至主動滾筒一側，車輪在滾筒上打滑，指示裝置所示制動力小于最大制動力 ； （ 5） 完全制動時，被檢車輪爬上后滾筒，甚至被推至主動滾筒后面，整車后移出現爬輪現象，指示裝置示值與軸荷相比較小。多數出現在駐車制動或后輪制動的檢測上，易出現誤判。如前輪制 動效果不好，當檢測后輪時，易造成爬輪現象，誤判后輪制動為不合格 [12]。 檢測時，滾筒的線速度很低，可忽略制動時車輪的慣性力矩和滾動阻力矩，車輪受力如圖，可得如下平衡方程： 12( sin c o s ) ( sin c o s )N N F? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） ( c o s sin ) ( c o s sin )N N G? ? ? ? ? ?? ? ? ?