滚筒制动试验台和平板制动试验台的受力模型建立及其分析.pdf

R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 制 动 试 验 台 和 平 板 制 动试 验 台 的 受 力 模 型 建 立 及 其 分 析周 德 光 陶 素 连 李 卫 民 !华 南 理 工 大 学 广 州 #$%&%(!# #$%&()$)*+ &*, &*&(-$)$ ./ $%0#$ 1.,#( &# 0.(#0 0&3# %#$%#0 &*, %# /(&% 0&3# %#$%#0)*+ ,-./012/ 34* 89 :72 !?7A $%&% 摘 要 】 建 立 了 滚 筒 制 动 试 验 台 和 平 板 制 动 试 验 台 受 力 分 析 模 型 ， 并 通 过 模 拟 它 们 的 实 际 工 况 来 分析 它 们 的 受 力 模 型 ， 比 较 它 们 各 自 的 优 缺 点 ， 最 后 得 出 了 它 们 的 使 用 范 围 ， 以 及 在 制 动 力 检 测 时 它 们 的结 合 使 用 。关 键 词 ： 滚 筒 制 动 试 验 台 ； 平 板 制 动 试 验 台 ； 制 动 性 能【!#$%&$】!# $%$#& #(%)*+# (&# , -./#* %)(# &.*#& )&%1# (#(#& %2/ (# 3*%( )&%1# (#(#&45.&# %2%*78# (# -./#* %2/ &# (#+& (&.+2( %2/ /+%/6%2(%:# (& +(+2: (#+& %9(0%*;.&1 (+ M K(?72!% P! ?$ M K(% Q %! ?$ P ?K(% M! $ M K(?72!% M %（$）5! M ! $ M K( &1 Q %式 中 ： ?$， ? ， 后 滚 筒 对 于 被 测 车 轮 的 法 向 力 ； !%为 安 置角 ； $ 、 后 滚 筒 与 车 轮 的 切 向 力 ， 即 制 动 力 ， 大 小 应 能 反映 被 测 车 轮 制 动 器 的 制 动 力 ； 测 车 轮 轮 荷 ； 5!为 被 测 车轮 所 受 制 动 力 矩 ； &1为 被 测 车 轮 的 半 径 。设 左 、 右 车 轮 滚 筒 之 间 的 附 着 系 数 均 为 ， 则$;1R Q ?$ K;1R C ?K ， 由 式（$） 得 ：?$ 72!% M %(,S T !$ P K(?72K!%U （ K）?K 72!% P %(,S T !$ P K(?72K!% 验 台 可 能 测 得 的 最 大 制 动 力 为 ：$;1R Q ! ?$ D ?K( C K 72!% S T !$ P K(%U !V(由 （ K） 式 可 见 ， 影 响 试 验 台 测 试 制 动 力 的 因 素 包 括 被 测 车 轮轮 荷 车 轮 与 滚 筒 间 的 附 着 系 数 和 安 置 角 !%。 从 图 $!1(可知 ， 随 着 制 动 力 矩 5!的 增 加 ， ? 增 大 ， ?$逐 渐 减 小 。 当?$ Q % 时 ， 车 轮 开 始 脱 离 前 滚 筒 ， 此 时 $ Q %， 式（$） 可 改 写 为 ：?K?72!% P % Q %?% P K?72!% M % !( 束 语以 前 如 果 要 精 确 计 算 一 个 复 杂 零 件 的 压 力 中 心 ， 一 般 要 用去 一 两 个 小 时 的 时 间 甚 至 更 长 ， 现 在 只 用 几 分 钟 就 可 以 搞 定 ，省 去 了 很 大 一 部 分 时 间 ， 大 大 减 轻 了 设 计 人 员 的 工 作 量 。参 考 文 献$ W,5 Z/- 用 户 使 用 手 册 K% 木 斯 农 机 学 院 O 板 料 冲 压 与 冲 模 设 计 O 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ，$ 编 号 ： $%$ M %#(%$ M %#% M % 分 类 号 ： 3A ,-?7/2 - K%# 年 $ 月当 车 轮 抱 死 时 ， ! ! !代 入 （ #） 式 得 ：!$%& #$ ( !)*+, - ./),0（1）此 时 车 轮 在 滚 筒 上 制 动 时 ， 可 测 得 最 大 制 动 力 ：!$%& !$%& #$! ( !)*+, - ./),0（2）由 于 式 （ 2） 的 分 母 值 总 大 于 #， 因 此 在 车 轮 开 始 脱 离 前 滚 筒 时 ，试 验 台 测 得 的 制 动 力 始 终 小 于 #$!。为 了 提 高 车 轮 在 试 验 台 上 的 稳 定 性 ， 边 界 条 件 是 使 车 轮 不脱 离 滚 筒 ， 即 要 求 # ,。 但 是 实 际 测 试 时 ， 车 轮 往 往 脱 离 前 滚筒 ， 也 就 是 说 车 轮 在 滚 筒 上 处 于 非 稳 定 状 态 。 车 轮 受 水 平 约 束 力% 作 用 脱 离 前 滚 筒 ， 驶 上 后 滚 筒 时 的 受 力 状 况 如 图 #(30所 示 ，在 此 情 况 下 建 立 的 心 平 衡 方 程 为 ：3& , !4)*+ !./)( % ,3) , !4./)# !)*+( #$ , (50式 中 ： !4为 被 测 车 轮 后 移 后 对 后 滚 筒 的 法 向 力 ； 为 被 测车 轮 后 移 后 的 车 轮 安 置 角 ； % 为 非 测 试 车 轮 对 测 试 车 轮 的 水 平作 用 力 。两 式 联 解 得 ：! #$)*+- %./)!4 #$./)6 %)*+由 此 可 见 ， 试 验 台 可 能 测 得 的 制 动 力 !与 #$、 % 与 的 大小 有 关 。 #$和 % 值 越 大 ， !之 值 越 大 。 而 % 又 与 未 测 车 轮 轮 荷及 其 与 地 面 间 的 附 着 条 件 有 关 ：%$%& #$*!4式 中 ： #$4为 非 测 试 车 轮 轮 荷 ； !4为 非 测 试 车 轮 与 地 面 间 的 附 着系 数 。因 此 ， 当 #$4或 !4值 小 时 ， 所 测 !低 ， 由 于 测 试 车 轮 后 移 ， 由 图+ 可 知 安 置 角 小 于 ,， 其 值 为 ：, , 6 7 $& ( -$ -,0 8 9 (#:,; !0式 中 ： $& 为 车 轮 中 心 偏 移 量 ； -,为 滚 筒 半 径 。安 置 角 减 小 ， !值 相 应 减 小 ， 表 明 车 轮 后 移 时 ， 试 验 台 的 测 试 能力 降 低 。由 以 上 分 析 可 知 ， 只 有 当 被 测 汽 车 不 产 生 后 移 时 ， 且 车 轮 处于 临 界 抱 死 状 态 时 ， 制 动 试 验 台 测 得 的 制 动 力 才 能 较 真 实 地 反映 被 测 车 轮 的 制 动 力 ， 在 其 他 情 况 下 所 测 得 的 制 动 力 值 均 低 于被 测 车 轮 所 具 有 的 制 动 力 ， 尤 其 当 ! 值 较 小 时 ， 测 试 误 差 较大 。 对 于 抱 死 打 滑 的 车 辆 ， 其 制 动 力 则 无 法 通 过 试 验 台 来 准 确测 取 。# 滚 筒 制 动 试 验 台 的 缺 点(#0很 难 测 得 实 际 制 动 力 ， 并 且 很 难 测 得 制 动 器 的 制 动 力 最大 值 。(!0 悬 架 中 减 振 器 性 能 得 不 到 检 测 。 汽 车 悬 架 装 置 对 汽 车行 驶 安 全 性 、 操 纵 稳 定 性 、 通 过 性 、 燃 料 经 济 性 等 诸 多 性 能 均 产生 影 响 。 根 据 ? A#:121 6 !,# 要 求 ， 对 于 最 大 设 计 车 速 大 于或 等 于 #,B$ C、 轴 荷 小 于 或 等 于 #1, 载 客 汽 车 ， 要 进 行悬 架 特 性 检 测 。 由 于 滚 筒 制 动 试 验 台 不 具 备 这 种 检 测 功 能 ， 故无 法 对 车 辆 的 悬 架 特 性 进 行 检 测 ， 从 而 也 就 达 不 到 国 家 对 该 项所 作 的 规 定 。(=0 测 试 效 率 低 ， 采 用 滚 筒 制 动 试 验 台 检 测 制 动 性 能 时 ， 对车 辆 各 轴 的 检 测 是 分 开 进 行 的 ， 从 而 影 响 了 车 辆 的 测 试 效 率 。! 平 板 制 动 试 验 台! *3$ - ? 的 速 度 开 到 测 试 平 板 上 踩 一 脚 制 动 ， 即 可 同 时 完 成前 后 桥 的 制 动 、 轴 荷 、 侧 滑 、 减 震 器 等 检 测 ， 检 测 效 率 高 ， 全 过 程只 需 一 分 钟 左 右 即 可 完 成 。:4 安 装 简 单 容 易 ， 不 用 专 门 的 混 凝 土 基 础 ， 只 需 用 膨 胀 螺栓 固 定 在 地 面 上 即 可 ， 降 低 了 混 凝 土 工 程 造 价 。:5 平 板 式 是 主 动 、 动 态 检 测 的 ， 它 是 汽 车 进 行 制 动 状 态 下直 接 检 测 的 。 只 要 保 证 力 传 感 器 能 准 确 无 误 地 把 测 试 平 板 上 受到 的 水 平 制 动 力 和 垂 直 力 测 量 下 来 ， 平 板 式 制 动 检 验 台 就 完 全可 以 如 实 地 把 汽 车 的 制 动 力 检 测 出 来 。:8 维 修 保 养 量 极 低 ， 几 乎 不 需 要 日 常 保 养 。 占 地 小 ， 与 滚筒 式 的 相 比 ， 可 以 大 大 缩 短 厂 房 的 长 度 ， 减 少 投 资 。(= 5 平 板 试 验 台 的 缺 点:*很 难 检 测 车 轮 阻 滞 力 ： 车 轮 阻 滞 力 是 不 制 动 的 时 候 的 阻力 ， 由 于 受 平 板 长 度 限 制 ， 较 难 准 确 检 测 阻 滞 力 。:(检 测 范 围 有 限 ： 对 于 双 后 轴 ， 三 后 轴 的 车 辆 ， 平 板 制 动 试验 台 很 难 单 独 测 取 桥 的 制 动 力 数 值 及 制 动 力 随 采 样 时 间 的 变 化曲 线 。 另 外 ， 不 方 便 检 测 半 挂 车 、 全 挂 车 、 不 能 检 测 超 长 、 超 重 、超 宽 的 车 辆 。:4检 测 数 值 重 复 性 差 ： 由 于 驾 驶 员 踩 刹 车 踏 板 的 所 用 的 力不 同 ， 每 次 测 试 条 件 很 难 保 证 一 致 ， 所 以 每 次 测 得 的 制 动 力 会 有较 大 的 差 异 。4 结 论通 过 对 滚 筒 制 动 试 验 台 和 平 板 试 制 动 验 台 的 分 析 ， 可 知 滚筒 制 动 试 验 台 和 平 板 制 动 试 验 台 适 用 范 围 不 同 。 平 板 制 动 试 验台 能 同 时 对 汽 车 的 四 个 轮 作 动 态 检 测 ， 特 别 适 用 于 现 代 轿 车 的检 测 ， 它 的 局 限 在 于 对 轴 距 变 化 大 的 汽 车 作 四 轮 检 测 时 检 测 不方 便 ， 测 试 货 车 后 轴 的 制 动 性 能 不 够 理 想 ， 因 此 在 汽 车 保 有 量 较多 的 中 心 城 市 和 经 济 发 达 区 ， 在 同 时 设 有 大 车 线 和 小 车 线 的 检测 站 ， 在 小 车 线 上 配 置 平 板 式 试 验 台 ， 主 要 用 于 检 测 轿 车 和 高 档小 客 车 ， 在 大 线 上 配 置 滚 筒 式 试 验 台 ， 让 它 们 充 分 发 挥 优 势 ， 兼容 并 畜 ， 取 长 补 短 ， 是 一 种 较 好 的 方 案 。 此 外 ， 平 板 式 试 验 台 用于 检 测 摩 托 车 特 别 合 适 ， 应 当 成 为 摩 托 车 制 动 检 测 的 中 国 模 式的 首 选 设 备 。参 考 文 献* 闻 阿 兴 等 = 平 板 式 与 滚 筒 反 力 式 制 动 检 验 台 制 动 检 测 适 应 性 分 析 ， 2;深 圳 国 际 汽 车 检 测 技 术 研 讨 会 论 文 集 =( 徐 礼 启 = 汽 车 制