液壓傳動式汽車底盤測功機設計

李文昌，安相璧，楊 愷，陳成法，白云川

(1.陸軍軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

液壓傳動式汽車底盤測功機設計

李文昌1，安相璧2，楊 愷1，陳成法2，白云川2

(1.陸軍軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

為實現車輛動力性檢測設備用于移動檢測，分析當前車輛動力性檢測設備的特點，進行液壓傳動式汽車底盤測功機設計。液壓傳動式汽車底盤測功機具有結構緊湊、易于布置等特點，便于車輛動力性移動式檢測的實現。設計液壓傳動式底盤測功機結構方案，研究檢測平臺的工作原理并分析其特點，通過實車試驗驗證設計的合理性。

液壓傳動；動力性；移動檢測平臺；實車試驗

Abstract: To applying vehicle dynamic testing equipment in motion detection, the paper firstly analyzes the characteristics of current vehicle dynamic testing equipment, and designs automobile chassis dynamometer based on hydraulic transmission, which is easy to realize vehicle dynamic testing in motion detection according to its characteristics of compact structure and easy layout. Then, it designs the composition structure of chassis dynamometer based on hydraulic transmission and studies the operating principle of detecting platform, and analyzes its characteristics. Finally, it verifies the rationality of the design through vehicle test.

Keywords: hydraulic transmission; dynamic performance; motion detecting platform; vehicle test

車輛底盤測功機是重要的室內臺架動力性檢測設備[1]，它通過臺體對車輛工況的模擬，在車輛整體不解體的情況下進行車輛動力性的檢測[2]。但底盤測功機構成復雜，各組成部分連接方式固定，體積大、質量大、移動性差。對于車輛部署分散的邊遠地區，固定的臺式檢測無法滿足車輛動力性能定期檢測的要求，而移動檢測因其機動、靈活等優點，可有效彌補固定檢測的不足[3]。目前廣泛使用的底盤測功機，無論從體積還是質量上都無法滿足移動檢測的需要，因此，設計一種便于在移動檢測車的檢測平臺上布置的車輛動力性檢測設備，顯得尤為重要。

1 液壓傳動式底盤測功機結構

機械傳動底盤測功機通過傳動軸進行機械傳動，各組成部分連接方式固定，橫向尺寸較大，在移動檢測車的檢測平臺上不方便布置。液壓傳動式底盤測功機充分利用液壓管路布置靈活的特點[4]，各組成部分通過液壓油管進行連接，大幅度減小了臺體的橫向尺寸，使其在移動檢測平臺中更便于布置。液壓傳動式底盤測功機是在機械傳動底盤測功機的基礎上改進而成的，具體組成如圖1所示。液壓傳動式底盤測功機由4個部分組成：主臺體、液壓系統、功率吸收裝置和電控系統。

1.液壓泵；2.聯軸器；3.傳動帶；4.機架；5.滾筒；6.舉升裝置；7.集流閥；8.軸承座；9.軸編碼器；10.功率吸收裝置機架；11.渦流機；12.液壓馬達圖1 液壓傳動式底盤測功機結構

1.1主臺體

檢測平臺主體包括機架、滾筒組、舉升裝置、測速裝置、保護裝置等5個部分。滾筒在動力檢測時主要承擔支撐驅動車輪、傳遞動力的作用。檢測時，車輪帶動滾筒轉動，滾筒將機械能通過油管輸入到液壓泵中，左右兩組滾筒獨立轉動，分別接一套液壓裝置。舉升機主要由氣壓驅動裝置、托盤、氣壓控制閥等組成。車輛駛入試驗前，在驅動裝置的驅動下舉起托盤，方便車輛進入。檢測時，氣壓控制閥卸載，托盤降至最低。檢測完畢，車輛駛出前，在驅動裝置的驅動下再次舉起托盤，方便車輛駛出。

1.2液壓傳動系統

液壓傳動系統包括5個部分：動力裝置、執行裝置、控制裝置、輔助裝置和工作介質[5]，對于本設計來說，分別為液壓泵、液壓馬達、分流集流閥、輔助裝置、液壓油[6]。

(1)液壓泵。液壓泵是液壓系統的動力裝置[7]，通過液壓泵，將驅動輪帶動滾筒轉動的機械能轉換成為液壓能進行傳遞，而且可以保證液壓能的滿荷[8]。

(2)液壓馬達。液壓馬達是液壓系統的執行裝置，它是輸出機械能的裝置，通過液壓馬達將分流集流閥輸出的液壓能轉換成機械能，帶動渦流機轉動來吸收驅動輪的功率[9]。

(3)分流集流閥。分流集流閥是液壓系統的控制裝置，通過分流集流閥從左右兩側液壓泵中收集等流量，以實現兩側液壓泵的速度同步。

(4)輔助裝置。輔助裝置是能夠使液壓傳動系統正常工作的其他配套元件，包括液壓系統中的油箱、液壓油管和閥組等，它具有凈化、輸送、冷卻等功效。

(5)液壓油。液壓油是液壓系統的工作介質，具有為系統提供傳遞能量、冷卻、潤滑、凈化液壓系統等功效[10]。

1.3功率吸收裝置

風冷式電渦流機作為功率吸收裝置，由定子、轉子和勵磁線圈組成，具有吸收功率和加載阻力的作用。液壓傳動式底盤測功機工作時，液壓馬達帶動電渦流機轉動，將液壓系統的液壓能轉化成為渦流機轉子的機械能，并以熱量的形式發散出去，完成功率的吸收。

1.4電控系統

電控系統由轉速傳感器、油壓傳感器、AC511控制系統和測控電腦組成。

轉速傳感器與滾筒相連接，將單位時間內滾筒的轉速轉變成脈沖信號，油壓傳感器安裝在分流集流閥輸入管路上，轉速傳感器和油壓傳感器與AC511控制板相連，采集的數據通過CAN通信傳給測控電腦。

AC511控制系統包括AC511控制板和渦流機加載板兩部分，AC511控制板將采集的數據信號傳給渦流機加載板，渦流機加載板根據控制板給定的加載電壓給渦流機加載，測控電腦通過上述測量的相關參數計算出驅動輪的輸出功率。

2 液壓傳動式底盤測功機工作原理及特點

2.1工作原理

液壓傳動式底盤測功機工作時，車輛驅動輪帶動滾筒轉動，左右兩側滾筒分別通過聯軸器與液壓泵相連，通過液壓泵將驅動輪機械能轉化成油液的液壓能，左右兩側液壓泵通過分流集流閥實現了流量的同步[11]。分流集流閥出油管路與液壓馬達相連，通過液壓馬達將液壓油的液壓能轉化為液壓馬達的機械能，帶動風冷式電渦流機轉動，完成功率的吸收，液壓馬達出油管路的液壓油流入油箱，完成油液的循環。

當給勵磁線圈通以直流電時，渦電流產生的磁場與勵磁磁場相互作用，產生與轉子旋轉方向相反的力矩，通過聯軸器反作用于液壓馬達，使整個液壓系統負載變大，相應的液壓系統壓力變大。負載經液壓系統作用于滾筒，滾筒轉動阻尼增大，并作用于汽車驅動輪，從而使汽車驅動輪轉速降低，最后通過電控系統完成不同轉速下車輛動力性能的檢測。

2.2特點

(1)改變了傳動方式，減小了臺體尺寸。本設計采用液壓傳動方式代替機械傳動，改變了原有結構，通過液壓泵、液壓馬達等液壓元件完成能量的傳遞。同時利用液壓管路布置靈活的特點，將液壓泵、壓力傳感器和分流集流閥安裝在左右兩組滾筒之間，減小了臺體尺寸。表1為最大承載質量都為13 t的機械式底盤測功機(YDCG-13)與液壓傳動式底盤測功機參數對比。

表1 參數對比

由表1可知，液壓傳動式底盤測功機體尺寸較機械傳動底盤測功機有了較大減小，從而使得液壓動力性檢測臺體在移動檢測平臺中更便于布置，從而實現了可移動的車輛動力性能檢測。

(2)將電渦流機單獨安置于臺體外，安裝靈活方便。渦流機體積大、質量大，在移動檢測平臺中不方便布置，液壓傳動式底盤測功機利用液壓管路將液壓馬達和電渦流機布置于臺體之外，使得整個平臺安裝靈活方便。

3 試驗驗證

本試驗使用總質量為14 570 kg、整備質量為4 380 kg、核定載質量為9 995 kg的江鈴J28980重型卡車進行試驗。首先，在3擋和4擋不同轉速的工況下，在液壓式動力檢測平臺上分別進行5次驅動輪輸出功率檢測試驗，然后，在10 t底盤測功機上進行相同的試驗，試驗結果見表2。

表2 底盤測功機試驗結果

表2中，相對標準偏差和相對誤差分別是評價液壓傳動式底盤測功機檢測數據重復性與準確性的標準，從表2中能夠得出，液壓傳動底盤測功機與機械傳動底盤測功機，在3擋工況下驅動輪輸出功率的相對標準偏差分別為1.80%和1.00%，在4擋工況下驅動輪輸出功率的相對標準偏差分別為1.21%和1.58%，數據重復性較好，而兩測功機在3擋和4擋工況下，驅動輪輸出功率平均相對誤差分別為0.31%和0.84%，試驗結果較為準確。

4 結 論

(1)液壓傳動式底盤測功機改變了傳統底盤測功機的傳動方式，通過液壓傳動重新設計了臺體各零部件的連接方式，大幅度減小了臺體的尺寸，便于在移動檢測平臺中進行布置；

(2)經過實車重復性試驗和對比試驗驗證，液壓傳動底盤測功機檢測結果重復性較好，與相同工況下傳統底盤測功機的檢測結果的相對誤差較小，準確性較高，能夠滿足移動車輛動力性能檢測的要求。

[1] 趙鑫.汽車動力性臺架試驗及評價方法研究[D].西安:長安大學,2012.

[2] 交通運輸部.道路車輛綜合性能要求和檢驗方法:GB 18565—2016[S].北京:中國標準出版社,2016.

[3] 安相璧.移動式軍用車輛檢測系統研究[D].天津:天津大學,2009.

[4] 何泗藝.液壓傳動技術在工程機械中的應用[J].現代制造技術與裝備,2016(9):125-127.

[5] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].4版.北京:機械工業出版社,2005:23-24.

[6] 左健民.液壓傳動[M].北京:機械工業出版社,2006:4-6.

[7] 劉大威.液壓泵輸出流量脈動控制及其應用研究[D].長春:吉林大學,2013.

[8] 于立娟,王小東,張學成.軸向柱塞泵流量脈動主動控制方法及仿真研究[J].西安交通大學學報,2013(11):43-47.

[9] ROBERT J, PAUL J. Testing an electrohydraulic motion control system[J]. Hydraulics & Pneumatics，2013(5):14-15.

[10] 王鵬飛.淺析液壓系統中的常見故障[J].黑龍江科技信息,2016(34):56-57.

[11] 王志軍.液壓技術的發展現狀與趨勢[J].電子制作,2016(20):85.

(編輯：張峰)

DesignofAutomobileChassisDynamometerBasedonHydraulicTransmission

LI Wenchang1, AN Xiangbi2, YANG Kai1, CHEN Chengfa2, BAI Yunchuan2
(1.Postgraduate Training Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Vehicle Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China )

● 車輛工程VehicleEngineering

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.09.012

U467.5

A

1674-2192(2017)09- 0050- 04

2017-05-26；

2017-06-18．

李文昌(1991—)，男，碩士研究生；安相璧(1963—)，男，博士，教授，碩士研究生導師．