汽車制動臺檢測制動力方法探討

摘 要:反力式滾筒制動試驗(yàn)臺是汽車制動性能檢測應(yīng)用較為廣泛的檢測設(shè)備，在檢測實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)滾筒制動試驗(yàn)臺在檢測汽車制動力時存在一些路試合格的車輛，臺架檢測時卻不合格的問題。

關(guān)鍵詞:汽車滾筒制動試驗(yàn)臺 制動力 檢測 國標(biāo)

中圖分類號:U467.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0046-02

根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2004，《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中7.14.1.1關(guān)于臺式車輛制動力檢測性能要求:汽車在制動檢驗(yàn)臺上測出的制動力應(yīng)符合表1的要求，對空載檢測制動力有質(zhì)疑時，可以用表1規(guī)定的滿載檢驗(yàn)制動力要求進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時只允許乘坐一名駕駛員。

同時在7.14.1.2中要求制動力平衡:在制動力增長過程中同時測得的左右輪制動力差的最大值，與全過程中測得的該軸荷的左右最大制動力中大者之比，對前軸不應(yīng)大于20%，對后軸(用其他軸)在制動力不小于24%，當(dāng)后軸(用其他軸)制動力小于該軸軸荷的60%時，在制動力增長全過程中同時測得左右輪制動力差的最大值不該大于該軸軸荷的8%。

汽車的制動性能直接關(guān)系著汽車的行駛安全，汽車制動性能的檢測，是汽車生產(chǎn)企業(yè)檢測車輛的必檢項(xiàng)目。而反力式滾筒制動試驗(yàn)臺以其測試受外界環(huán)境影響小、占地少、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全性能好、檢測結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，同時也滿足GB7258-2004制動力檢測的要求。但是經(jīng)過長期的檢測實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際檢測過程中仍然存在一些問題，許多整車在制動力檢測時達(dá)不標(biāo)準(zhǔn)要求，而在標(biāo)準(zhǔn)另一項(xiàng)要求:通過加載、路試測試制動效能又能滿足要求，為什么？

首先了解反力式滾筒制動試驗(yàn)臺工作原理:

反力式滾筒制動試驗(yàn)臺(以下簡稱為汽車制動檢驗(yàn)臺)是由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動力測試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動力測試單元由框架、驅(qū)動裝置、滾筒組、舉升裝置、測量裝置等構(gòu)成。

進(jìn)行車輪制動力檢測時，被檢汽車駛上制動試驗(yàn)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(guān)被接通)。通過延時電路啟動電動機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動和主、從動滾筒帶動車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。此時電動機(jī)驅(qū)動的滾筒對車輪輪胎的摩擦力克服制動器的摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時在車輪輪胎對滾筒表面切線方向的摩擦力作用下，減速器殼體與測力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動相反方向擺動，測力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)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(jīng)放大濾波后，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計算機(jī)采集存儲在數(shù)據(jù)庫中，檢測結(jié)果可以通過打印機(jī)打印出來。

然后從實(shí)際檢測時車輪的受力分析來看:

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的受力情況如圖1所示。

圖中G為被測車輪的輪荷;N1、N2分別為前后滾筒對被測車輪的法向反力;F1、F2分別為前后滾筒與車輪間的切向力，即制動力;F為車橋?qū)囕嗇S的水平推力;Mμ為車輪所受制動力矩;α為安置角;D為被檢車輪直徑;d為滾筒直徑;L為滾筒中心距。

根據(jù)力學(xué)平衡原理，可以列出下列關(guān)系式:

(N1-N2)sinα+(F1+F2)cosα=F (1)

(N1+N2)cosα-(F1-F2)sinα=G (2)

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:

F1=N1×φ，F(xiàn)2=N2×φ (3)

將(3)式代人(1)、(2)式得:

N1(sinα+φcosα)-N2(sinα-φcosα)=F (4)

N1(cosα-φsinα)+N2(cosα+φsinα)=G (5)

聯(lián)立上式解得:

N1={F(φsinα+cosα)+G(sinα-φcosα)}/(φ2+1)sin2α (6)

N2={F(φsinα-cosα)+G(φcosα+sinα)}/(φ2+1)sin2α (7)

當(dāng)車輪制動時，制動試驗(yàn)臺可能測得的最大制動力為:

Fmax=(N1+N2)×φ=φ×(G+φF)/(φ2+1)cosα (8)

從式(8)中可以看出制動試驗(yàn)臺所測得附著力即制動力受水平推力F、安置角α、滾筒表面的附著系數(shù)φ等因素的影響。

設(shè)備的安置角α在制造時就已經(jīng)固定了，這樣滾筒表面的附著系數(shù)φ就影響制動力檢測結(jié)果正確性，其原因:

制動試驗(yàn)臺測量制動力是通過轉(zhuǎn)動的滾筒來模擬汽車在路面上進(jìn)行行駛制動的過程，因此要求制動試驗(yàn)臺滾筒表面必須有較高的附著系數(shù)。不同廠家的制動試驗(yàn)臺滾筒表面的附著系數(shù)不盡相同，即使是同一制動試驗(yàn)臺新舊滾筒的附著系數(shù)也不同，不同的附著系數(shù)直接影響制動試驗(yàn)臺的檢測效果;附著系數(shù)越大，制動試驗(yàn)臺測力能力也越大，測出的制動力效果也越好。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2004規(guī)定，附著系數(shù)不得低于0.75，現(xiàn)國內(nèi)制造的制動試驗(yàn)臺大部分為鋼質(zhì)滾筒，表面粘有熔燒鋁礬土砂粒，附著系數(shù)多為0.8～0.9之間，滾筒材質(zhì)要求不高，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)性好，受氣溫和濕度的影響小，對輪胎磨損小。

另外，水平推力F與非測試輪的制動性能和非測試輪與地面的附著系數(shù)有關(guān)，非測試輪的制動性能越好、地面的附著系數(shù)越高，則水平推力F越大。不同地面的附著系數(shù)大小不相同，因此即使非測試車輪的制動力一樣，對被檢車輪的檢測結(jié)果影響也不同。

在整車實(shí)際檢測過程中，由于新車輪胎帶少量的橡膠脫模劑，使?jié)L筒表面的鋁礬土砂粒間不斷粘滯著橡膠脫模劑，降低了滾筒的附著系數(shù)，導(dǎo)致整車制動力檢測不合格。清除橡膠脫模劑是極其繁瑣耗時的工作，而且在不長時間內(nèi)滾筒表面的鋁礬土砂粒間又被填滿，造成附著力降低。

如何用一種簡單的方法來修補(bǔ)損失的滾筒的附著系數(shù)呢？

通過對GB7258-2004標(biāo)準(zhǔn)的研究，標(biāo)準(zhǔn)中制動性能檢測方法附錄C:

C2臺式制動性能檢測方法:

C2.1 用滾筒式制動檢測臺檢驗(yàn)

滾筒式制動檢驗(yàn)臺滾筒在測量制動時，為了獲得足夠的附著力，允許在機(jī)動車上增加足夠的附加質(zhì)量或施加相當(dāng)于附加質(zhì)量的作用力(附加質(zhì)量或作用力不計入軸荷)。

根據(jù)GB7258-2004滾筒式制動檢測臺檢驗(yàn)方法，我們組織一定量N109車輛進(jìn)行空載與加載不同質(zhì)量附加物制動力測試:

空載測試，見表2。

可以看出整車制動率的合格率22%。

加載60kg測試，見表3。

這時合格率達(dá)到了89%。

繼續(xù)加載至80kg進(jìn)行測試，表4

這時合格率已達(dá)到100%，滿足了GB7258-2004的制動力檢測標(biāo)準(zhǔn)。

但是汽車生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中從操作時間、成本上考慮，是不能在每一輛檢測車輛上加載附著質(zhì)量的。能否用車輛加載后與空載時的質(zhì)量之比，得出一個制動力修正系數(shù)N109的實(shí)際重量(含駕駛員體重65kg)1000kg加載80kg比值為1.1，也就是制動力修正系數(shù)為1.1。我們獎滾筒式制動檢測臺實(shí)際檢測結(jié)果乘以1.1的修正系數(shù)，見表5。

檢測結(jié)果與加載試驗(yàn)結(jié)果相差很小，100%地滿足了GB7258-2004要求，證明設(shè)立制動力修正系數(shù)方法是可行的。

由此可車輛制動力檢測可以通過實(shí)驗(yàn)，確定制動力修正系數(shù)的方式檢測整車制動力，以滿足GB7258-2004要求。同時其他車型也通過實(shí)驗(yàn)的方式獲得制動力修正系數(shù)，從而使汽車生產(chǎn)企業(yè)以最低的成本，最節(jié)省的時間生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2004.機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].