淺談重型卡車和轎車轉鼓試驗臺的異同

周祥

（上汽依維柯紅巖商用車有限公司，重慶 404100）

近年來，中國的汽車產業得到了快速發展，國產車質量進步已經贏得了更多人群的青睞，汽車的銷量也在逐年攀升，我國已經成為全球最大的汽車市場。隨著汽車飽有量不斷增大，國家對汽車安全、環保方面的規定也日益嚴格，汽車廠家為了達到國家規定都紛紛添置汽車性能檢測設備，加強對汽車性能的檢驗與質量控制。汽車綜合轉鼓試驗臺（試驗臺）是重要的汽車性能檢測設備，這里簡單的根據車型的不同劃分為重型卡車轉鼓試驗臺和轎車轉鼓試驗臺，本文主要對重型卡車和轎車轉鼓試驗的異同進行討論。

1 國內汽車轉鼓試驗開展現狀

目前，國內汽車轉鼓試驗開展的比較多的是轎車企業，由于轎車的銷量大、生產速度快，采用大量路試顯然不能滿足產量的需求。重型卡車企業為市場提供承載力更高的車輛底盤以滿足貨物運輸、特種汽車等領域的需要，但汽車產量要比家用轎車小很多，國內的一些知名重卡品牌還在沿用傳統的路試方式對下線車輛進行性能測試，上汽紅巖重卡在2009 年、2020 年分別引進了2 套意大利HPA 的三軸、四軸轉鼓試驗臺和美國“寶克BEP”的1 套四軸綜合轉鼓臺。

老式的轉鼓試驗臺采用機械測量系統 ，是將每個轉鼓組通過多組皮帶連接起來，使四個轉鼓組可以同步運行。皮帶輪和轉鼓組連接是依靠離合器來實現的，通過控制離合器的通斷來控制每個轉鼓組的連接與脫開。采用機械結構形式存在著很多缺點，不但自動化程度較低，還使系統中增加了許多易損件，會給性能測量帶來一定的誤差，無法測量精度達到要求，存在著嚴重的電能浪費。

2 轉鼓試驗臺系統結構介紹

重型卡車和轎車轉鼓試驗臺的差異主要體現在尺寸上，在系統結構原理上差別不大，主要由以下四個部分構成：

2.1 轉鼓組

根據使用需求配置不同進行劃分，轎車轉鼓試驗裝置一般為兩軸，前橋采用雙滾筒，后橋采用單滾筒或者雙滾筒，配置防沖出裝置。而重型卡車轉鼓試驗裝置因為需要配置更多和更大的重量，一般采用四軸，前后橋均采用雙滾筒結構。轉鼓組滾筒與滾筒、滾筒與電機采用皮帶連接，每兩個滾筒（或單個滾筒）配一個矢量控制交流電機設置為一組，車輛的每個車輪對應其中一組，轉鼓組支撐車輛的重量級其動、靜態軸向力，轉鼓的轉動慣量與汽車重量要匹配，使其盡可能地接近實際行駛狀況，滾筒中間設有車輛舉升機構用于車輛輪胎的頂起和落下。

2.2 軸距調整系統

轉鼓試驗臺為適應不同軸距的車型有全自動軸距調整系統，軸距調整范圍和調整根據實際情況可以調節。轎車轉鼓試驗臺的軸距調整系統普遍采用減速電機驅動絲杠帶動臺體，配合位移傳感器測距，臺體滑動部分采用品牌導軌與滑塊，調整到位后，用氣動斷氣剎將臺體鎖緊防止測試時絲杠受力損壞。舉升機構采用氣缸驅動。而重型卡車和普通家用轎車在重量和體積上有很大的區別，故我廠的意大利進口轉鼓試驗臺采用的是液壓缸驅動臺體移動，用位移傳感器測距的方式，臺體滑動部分采用導軌與重型斜裝滾輪，其液壓缸徑達到700mm，舉升和防沖出裝置均為液壓方式，從而造成整個液壓管路較為復雜。經過近10 年的運行，總體來看，液壓驅動的方式故障率較低，主要是管路漏油造成維修環境差的問題，絲杠、氣缸組合的方式能避免這個問題，不過，絲杠、滑塊在重型卡車轉鼓試驗臺上使用能否滿足強度還有待驗證。總體來講，兩種方式各有優劣。

2.3 控制系統

轉鼓試驗控制系統包含計算機、PLC、I/0 接口、變頻器、各類傳感器、檢測控制軟件、電磁閥執行機構等。計算機有Slot 計算機、工控計算機、普通計算機等，PLC 控制器有Slot PLC、西門子S7 系列PLC，變頻器、電機選用具有良好信譽品牌，根據負載功率進行有針對性的選擇，常用的變頻器與電機品牌有西門子、CT 等。

2.4 隔音間

隔音間是由隔音間室體和空氣處理系統構成，隔音間室體采用符合國家標準的防火阻燃隔音材料，由于卡車和轎車的體積差異明顯，轎車比重型卡車的隔音室體積小得多。空氣處理系統的關鍵設備為設置在隔音間頂上的排風機，轎車用隔音室體因為體積較小，按照室體空間大小選用排風機即可滿足檢測要求，卡車用隔音室體一般需要設置單獨的抽風機和送風機，能夠迅速地在一定時間內將室體內的空氣更換，避免車輛尾氣大量堆積對工作人員健康造成傷害。對尾風排放要求更加嚴格的卡車轉鼓試驗臺，會在室體內安裝空氣監測裝置，并連入檢測系統中，可以更好地保護工作人員健康。轎車轉鼓試驗臺因為其尾氣排放量小、標準更高，控制柜也可安裝在室體內，可以方便工作人員操作。

3 轉鼓試驗檢測內容與發動機功率測試

下面以我廠在用轉鼓試驗臺為例，簡單介紹其檢測內容和測試原理。

3.1 轉鼓試驗檢測內容

轉鼓試驗臺可以執行多種測試流程，模擬多種行駛狀況。可在最高車速達120km/h 的情況下進行高速測試，也可進行低速測試，可以模擬施加在所有車輪或某個車輪上的不同載荷狀態。檢測系統將制動階段和其他測量結果與工廠預置參數標本進行自動評價，確定出檢測結果合格與否。

試驗臺可以根據需要進行編程來執行多種形式的測試，設備廠家會預置最常用的測試模式，測試的內容主要有道路模擬、距離測試、速度表校驗、最高車速測試、手動變速箱測試、自動變速箱測試、倒檔測試、發動機暖機測試、四輪驅動測試、電渦流緩速器檢測、儀表板電器目檢、發動機功率測試等。

3.2 發動機功率測試

轉鼓試驗臺僅使用相當于發動機總功率的30%～50%來對滾筒施加阻力，否則，車輛功率試驗所需要的時間會非常長，并很難保障良好的最大功率測試效果。對于發動機最大功率達450HP 的卡車而言，車輪實際獲得的總驅動力不會超過450×（1-20%）=360HP，為保證測試精度和較短的節拍，作用于滾筒的反拖阻力必須不超過發動機總驅動力的50%，即180HP 以內。轉鼓試驗驅動設備電機額定功率40kW（=54.4HP），對于4×2 的單驅動橋卡車來說，只需要過載65%即可達到90HP 即可準確測量卡車最大功率。

發動機功率測試同時采用兩種不同的方法，并最終對慣性滾筒狀態下的功率測量、反拖滾筒狀態下的功率測量測量結果求和。理論上僅使用慣性滾筒測量就可以滿足測量發動機功率的要求，但是，這種情況下需要車輛加速非常快，并且測量精度低。利用設備對滾筒施加連續的阻力矩，這樣既可以縮短加速時間，還能獲得非常精確的測量結果。所以，兩個不同的功率測量值求和后即完整而詳細地計算出車輪驅動功率。通過軟件控制電機吸收連續扭矩而獲得反拖功率，測試過程中，通過車輛加速和滾筒慣性獲得的功率。最終計算公式為：車輪驅動總功率={反拖力矩+（滾筒慣量×a）}×（2π×發動機轉速/60）。

功率檢測過程中，駕駛員將車輛掛五檔并加速到40km/h，設備通過電機制動滾筒對車輪施加反作用力，該力持續增減到80 ～100hp（此值取決于發動機功率的大小）。從此刻開始，駕駛員將油門踩到底并達到預定速度，系統每10 毫秒檢測1 次速度并存儲。設備檢測結束時，系統利用預定時間內（10 毫秒）的速度差和滾筒阻力（電機施加的反拖功率），計算這段時間內每10 毫秒的發動機功率并保存。通過檢測軟件數值表功能可以自動打印功率曲線，并可以在表中找出最大功率及其對應的速度值。這個功率就是“車輪驅動功率”。為了獲得發動機功率，需要使用相同的檔位再進行1 次相同的檢測，但速度是從90km/h 減少到50km/h，并且完全松開油門。這個模式下所計算得到的功率就是“損失功率”。“驅動車輪功率”+“損失功率”就得到了發動機功率。但是，此操作將會花費較長時間，取決于發動機特性。也可以選擇不做從而節約檢測時間，轉鼓試驗檢測系統將制動階段和其它測量結果，與工廠預置參數標本進行自動評價并確定檢測結果合格與否。

4 結語

綜合轉鼓試驗臺的設備廠家和測試原理隨著國內汽車行業的蓬勃發展也在不斷的推陳出新。總體來講，對重型卡車與轎車進行轉鼓試驗，不僅可以減少路試的成本和安全風險，可以更加準確把控整車產品動態質量，滿足車輛性能測試和法規要求，綜合轉鼓試驗臺作為一種綜合科技含量高的技術試驗與檢測手段，對汽車制造水平的提高有非常大的促進作用。