汽车试验学2011jl第6组负荷测量车

1、负荷测量车负荷测量车汽车汽261寝室：胡东宁寝室：胡东宁 江冬冬江冬冬 吴祎誉吴祎誉 王吕滨王吕滨负荷测量车：是在室外测定汽车、拖拉机的牵引性能的重要设备试验时负荷车与被试验车辆组成负荷车试验系统，由被试验车辆牵引前进，通过对被试 验车辆实时强行施加稳定的、可精细调节的任意负荷，测量行驶中被试车辆的牵引力等表征被试验车辆动力性能有关的各种参数。Application： 1.在平坦的试验路面上模拟被试车辆的各种行驶负荷，负荷车被广泛用于测试被试验车辆的牵引特性以及其行驶阻力、燃油经济性、各总成的热负荷、失效分析、轮胎特性、等汽车动力性能和车辆的地面通过性等性能； 2.

2、 用于模拟在不平坦路面的耐久行驶试验和在平路上行驶模拟任意坡路的爬坡试验； 3. 在水平道路上模拟山路耐久性行驶试验。DEFINITION & APPLICATION牵引性能：地面车辆和地面机械的重要技术指标之一，表示了机器在一定的地面条件下，在水平地段以全油门做等速运动时，机器各档的牵引力功率、实际速度、牵引效率、小时燃油耗、比油耗、滑转率、发动机功率随有效牵引力的函数关系。CLASSIFY负荷测量车通常有两种结构形式负荷车Dynamometer负荷拖车Dynamometer Trailer负荷车DYNAMOMETER负荷车是指具有两轴或两轴以上的装有加载、测量装置和加载控制系统的负

3、荷车，不依靠外力即可保持其车身处于水平状态。试验时通过装有拉压传感器的测力牵引杆与被试车相连接通过调整负荷车牵引座的高度可保证测力牵引杆与地面成平行状态。测力牵引杆是被试车与负荷车之间唯一的传力部件，其两端以铰链连接的方式保证受力状态为二力杆，用于测量负荷车与被试车之间沿牵引杆方向的挂钩牵引力 此外在负荷车上还装有测量系统车速和监控车辆状态参数的其它相关仪器设备。负荷拖车DYNAMOMETER TRAILER负荷拖车则是装载着动力吸收装置的拖车,结构较为简单，主要做为负载用于测量行驶中汽车的牵引力和耐久性行驶试验。负荷拖车通常为单轴的装有加载、测量及加载控制系统的拖车，如图2所示。它必须通过其

4、牵引架挂在被试车牵引钩上才能保持负荷拖车正常的行驶状态。其测力传感器布置在拖车牵引架中，由于牵引架在测试时的受力状态不是二力杆状态，即传感器在承受拉力的同时还要承受弯矩的作用，对传感器的测试精度产生不利影响。负荷拖车重量较轻，所能提供的制动力有限，但因负荷拖车结构简单，造价较低，因而在轻型汽车及轿车的动力性测试和可靠性等试验方面获得了较为广泛应用。负荷车为多轴并可自动行驶，不仅具有较强的灵活性，而且整车重量可以较大，可提供较大的模拟负荷，应用范围更为广泛。 负荷车系统组成负荷车主要由以下11个大系统组成：底盘车传动系统测功机散热系统测控系统前后牵引装置及牵引杆车厢发电机液压绞盘仪器控制柜及其它

5、辅助系统方案COMPONENTS 盘车既是整套设备的载体，同时也是最重要的承载设备。主要功用是将被试车输出的功率可靠传送测功机，并通过车轮提供制动力。负荷车屉大制动能力取决于底盘牟的附着总重量，因此必须选用全轮驱动汽车底盘。底盘车在选择时还要充分考虑到底盘车应具有一定的先进性、较长时间的服役年限、有较好的工作环境并要兼顾到重、中、轻型汽车牵引性能的测试要求盘车 加载传动系统主要由全功率取力器、传动变速箱和传动轴等传动部件组成加载传动系统吸功系统是负荷车的核心系统，主要由粘液测功机主机、润滑冷却油路系统、控制油路系统及其包括液位计、液位控制继电器、空气滤清器和防浪隔板的油箱组成。吸功系统通过传动

6、轴与加载传动系统相连，通过加载控制系统实现对被试验牵引车可精细控制、无级调节的不同加载负荷。粘液测功机对被试车施加负荷的大小是控制系统通过调节电液比例阀改变控制油压的大小来实现的。粘液测功机在试验过程中吸收被试车的功率是通过其内部主被动摩擦片相对旋转产生滑磨功将机械功转化为热能，并通过润滑系统的冷却介质(84液力传动油)带出，由散热系统散发到大气中。吸功系统负荷控制系统用于实现负荷车制动负荷大小的调节，是保证其稳定工作的一个关键环节。该系统与测试系统共用一套计算机传感器系统完成测量与负荷车加载控制功能，其性能的好坏是评价一个负荷车成功与否的关键。加载控制系统是用以控制测功机加载性能的最重要的系

7、统，其主要功用是可单独或在上位计算机的指令下对测功机实施开环或闭环的高精度控制，具有恒车速、恒牵引力(恒负荷)控制模式，实现试验的控制要求。加载控制系统主要由测功机控制仪、车速传感器、拉压传感器、工控机和显示仪表、触摸显示屏等组成。控制系统恒车速、恒牵引力闭环控制方式采用PID控制，为适应不同的试验车辆，保证控制系统具有精确的控制精度，采用了先进的模糊自适应PID控制算法。控制系统操作可在触摸屏上完成。计算机提供良好的人机界面，按照负荷车操作规程即可进行操作。控制系统负荷车测量系统是负荷车上传感器、信号隔离、放大、采集、分析处理系统的总称其主要功用是采集试验数据、监测参数，实施采集数据并经过分

8、析处理实时显示在显屏上；分析、处理试验数据存储在主控计算机便于事后打印输出，生成试验报表；提供闭环控制反馈信号给测功机控制仪，共同完成对负荷车的闭环控制；提供友好人机界面将复杂的仪表操作转为在计算机触摸屏上便捷的操作，共同完成测控任务。测量系统主要由车速传感器、拉压传感器、油耗仪以及车轮转速传感器、温度传器等，信号隔离放大器，智能前端及RS485总线，车载计算机等组成，取消原有成套试设备的二次仪表。测量系统负荷车测功机加载的实质是将负荷车试验系统的动能转化为热能，散热系统的功用就是将测功机吸收的热能强制散发到空气中。实际上散热系统的能力决定着测功机的吸收功率的大小，但由于受到环境温度的影响，采

9、用风冷散热器在炎热环境下的散热能力是受到一定限制的，因此散热系统的散热能力也是决定负荷车加载功率的重要因素。散热系统主要由测功机润滑冷却油箱、循环油泵、油冷却器、辅件及电动轴流风机和其它监测系统所组成，图为散热系统结构示意图。散热系统负荷车车厢按照其功能分仪器操作舱(驾驶室)及设备舱(后车厢)两个部分。在驾驶室内加装仪器柜及监控显示仪表、空调器和对座椅进行改动。后车厢内主要放置粘液测功机器及附属设备、发电机及散热器等设备，试验时后车厢无试验人员。为保证设备调试和装卸配重方便，后车厢可方便装卸。后车厢设计为方仓结构，可以保证较好的外观质量，为使负荷车后车厢内安装、检修设备和装卸配重方便，该方仓设

10、计为五面体无底方仓结构。车厢为了能够在某些特殊条件下开展高精度测试，如在松软地面上进行行驶阻力测量等，以及在野外试验提供自救和互救的手段，增设绞盘系统。绞盘系统牵引装置是实现负荷车加载系统的重要总成，主要包括有牵引座，高度可调整的滑块，牵引座、滑块升降器及牵引杆等。牵引座可调整高度范围为600-1000mm，最大牵引负荷按300kN设计。牵引杆是负荷车与被试车辆之间唯一的传力测力部件，必须保证其在工作时为水平(靠滑块调整)及二力杆受力状态。因此，牵引杆两端设计为环形结构；牵引杆中部装有拉力传感器，用M36x4螺纹连接；牵引杆设置传感器保护装置，一是为防止在牵引杆受冲撞时传感器承受弯矩，二是防止

11、在一旦出现螺纹断裂时牵引杆突然断开而引发重大事故。牵引杆照片前后牵引装置和防撞安全牵引杆强电系统由交流发电机组，使用交流220V及380V电源的其它用电设备、配电箱导线等组成，为测功机和测控系统、散热系统等提供电源。强电系统增加配重的目的在于使负荷车总重达到设计的满载总重量，以产生足够的制力。在全车设备及车厢配置完成后，再确定配载重量及位置以调整整车质心位置。配重470kg10=4700妊才能满足负荷车总重量G_246kN的设计要求，即配重体积O5m3左右(铸铁)。配重可以按需装载，调节负荷车的滚动阻力，满足不同车型的测试要求。在平路上，每1000kg质量形成的滚动阻力大约为200N，可形成的

12、制动力为8000N(够-08)。配重通讯系统：用于牵引车与负荷车之间的通讯系统人员语音通讯，协调试验操作，共同处置突发危险情况等，是非常重要的系统。通讯系统由23套对讲机组成，试验时使用专用耳麦双工通讯。警示设备包括：在负荷车外部明显位置设置频闪旋转式橘黄色警灯，牵引车前部明显位置设置频闪旋转式橘黄色警灯。通讯和警示系统DYNAMIC MODEL 国内外研究现状负荷车的应用源于上世纪二十年代术，前苏联拖拉机研究所采用轮式拖拉机改装成测力车进行拖拉机试验，1942年美国陆军将负荷车用于军用装甲车辆的动力性能试验。目前美、英、德、意、日、法、波兰和中国等国家都有各自研制的负荷车。各国负荷车的主要特

13、点如下：1)吸功制动器多采用风冷或水冷电涡流测功机、直流发电机测功机、液压加载装置、风扇及发动机排气制动等，除采用风扇和发动机排气制动，均通过可控制的测功机将被试验车输出功率以热的形式散发到空气中，实现对被试车辆的加载过程；2）底盘车均采用全轮驱动车辆或拖拉机改装，具有自行能力，但改装手段、结构各异；3)测功机低速制动转矩较小，无法在低转速下施加稳定制动转矩，不能测试装用液力变矩器等车辆的起步工况，有些负荷车甚至装用超大功率测功机以改善低速大负荷性能；而且通常采用多档升速变速器以适应其澳恸机的转速矩特性等，导致系统结构复杂，甚至需要多次换档才能完成被试车某一档位的测试。4)测功机动态响应速度慢

14、，需要在专门的动力性能试验路上进行试验，限制了在松软地面进行地面通过性能试验等。5)测试参数完备，多不能实现连续实时测量试验过程，部分负荷车具有自控功能；测试自动化水平较低，需要透点测试。事后描绘曲线，试验精度较低，试验周期长，试验费用高。车辆试验技术手段是决定试验技术和试验方法不断改进的重要条件，使得研究人员能够更加有效地测试车辆在实际行驶时的真实特性，仿真模拟试验是研究人员在不断追求的目标。在内燃机、汽车整车排放、传动部件等等试验研究领域已经取得了丰富的成果，大量的动态试验设备(系统)已经投入使用，先进的动态试验方法正在逐步替代过去的稳态试验方法，使得人们可以更加清楚地了解车辆在实际行驶情况下所表现的动力性、排放、燃油经济性和传动系载荷特性等重要性能。同样，具有动态试验能力的第三代负荷车也是研发新型道路试验设备的一个重要目标。但是要能够达到上述目的，负荷车需要具有以下四方面的技术创新：TENDENCY1)低速大转矩测功机：采用低速大转矩是改善负荷车低速特性最根本的办法，可以简化加载传动系统设计，减少升速变速器档位，创造可进行连续、动态加载试验的硬件基础。良好的测功机动态响应特性是开展动态仿真试验的必要条件；2)研究相应的动态试验方法：动态试验方法是评价汽车动态试验的重要组成部分，科学设计的试验方法是保证试验重复性、提高试验可信度的重要保证。