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影响滚筒反力式和平板式制动检验台检测数据重复性的原因探究

陈燕

安徽省计量科学研究院,安徽合肥,230051

摘要: 对车辆行驶安全而言,制动性能是决定其安全性的重要因素。目前我国机动车安全技术性能安检机构配备的制动性能台试验检测设备多为滚筒反力式制动检验台和平板式制动检验台。其中因滚筒制动检验台检测状况稳定,平板式制动检验台结构简单的特点,在实际检测工作中广泛应用。本文从两种检验台的基本结构、工作原理、影响检测因素等方面进行研究,并对两种检验台检测得数据进行对比和分析。
关键词: 滚筒反力式;平板式;制动检验台;重复性;影响因素
DOI:10.12721/ccn.2025.157016
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1概述

随着汽车在交通运输和居民生活中用途日益广泛,为了保证汽车道路交通运输安全,必须加强汽车性能的检测,其中汽车制动性能是影响汽车安全行驶的重要因素之一,尤其是在紧急制动或遇到危险情况的时候,制动性能的好坏直接关系着驾驶员的生命安全。用检测设备对机动车的制动性能进行检验的目的是检查评定机动车的制动性能是否符合国家标准GB7258的要求,它是机动车安全技术检验中最重要的检验项目之一。目前我国机动车安全技术性能安检机构配备的制动性能台试验检测设备多为滚筒反力式制动检验台和平板式制动检验台。

2基本结构

2.1滚筒反力式制动检验台

滚筒反力式制动检验由结构完全相同的左、右两套对称的车轮制动力测试单元和一套指示、控制装置组成。每一套车轮制动力测试单元由框架、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成,结构简图如图1。

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图1滚筒反力式制动检验台结构简图

2.2平板式制动检验台

平板式制动检验台主要由测试平板、传感器和数据采集系统(由力传感器、放大器、多通道数据采集板组成)等部分组成[1]。用于测试小型汽车制动效能的平板式制动检验台一般由四块制动-悬架-轴重测试用平板组成,部分平板式制动检验台还拥有一块侧滑测试板,带侧滑功能的平板式制动检验台结构如图2。

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1. 前引板  2. 前测试平板  3. 过渡板  4. 后测试平板 5. 控制和显示装置

6. 后引板  7.拉力传感器   8.压力传感器   9.面板    10.钢球   11.底板

图2  平板式制动检验台结构简图

测试平板是制动力和垂直力的承受与传递装置。面板为一长形钢板,其下面四个角上安置四个压力传感器,压力传感器底部加工成可以放置钢珠的纵向V形沟槽,底板与压力传感器底部的纵向沟槽对应处也加工有四条可以放置钢珠的纵向沟槽。面板既可以通过钢珠在底板上纵向移动,又可以通过钢珠将作用于面板上的垂直力传递到底板上。此外,面板还以过一根装有拉力传感器的纵向拉杆联结的底板上。当汽车行驶到四块测试平板上进行制动时,这些压力传感器和拉力传感器就能同时测出每个车轮作用于测试平板上的制动力与垂直力。

平板式制动检验台与滚筒式制动检验台相比具有反映实际车辆制动过程中质心前移现象的能力,平板式制动检验台对两轴车的制动性能检验结果与实际道路制动状况更为接近,适用于两轴车检测。但对于多轴车,因道路制动过程中,质心前移现象不明显,且平板制动测试重复性较差,对驻车制动及车辆阻滞率测试有缺陷,不宜采用。

3工作原理

3.1滚筒反力式制动检验台

滚筒反力式制动检验台进行车轮制动力检测时,被检机动车驶上制动检验台,车轮置于主、从动滚筒之间。放下举升器(或压下第三滚筒,装在第三滚筒支架下的行驶开关被接通),通过延时电路起动电动机,经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮低速旋转,待车轮转速稳定后驾驶人按照制动检验台操作要求踩下制动踏板。车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转,此时电动机驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩,维持车轮继续旋转[2]。与此同时,车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个制动力反向等值的反作用力。

在反作用力矩作用下,减速机壳体与测力杠杆一起朝滚筒相反方向摆动(如图3),测力杠杆一端的力或位移量经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。从测力传感器送来的电信号经放大滤波后,送往A/D转换器转换成相应数字量[3],经计算机采集、贮存和处理后,检测结果由数码显示或由打印机打印出来。

3.png1.传感器 2.测力臂 3.电动机(或变速箱)定子  4.电动机转子

图3 制动力测试原理图

3.2平板式制动检验台

平板式制动检验台是一种低速动态检测车辆制动性能的设备,其检测原理基于牛顿第二定理“物体运动的合外力等于物体的质量乘加速度”,即制动力等于质量乘(负)加速度。检测时只要测得轴荷及减速度即可未出制动力[4]。从理论上讲,制动力只由制动减速度决定,与制动初速度没有必然的联系。

检验时汽车以5km/h~10km/h的速度驶上平板,置变速器于空档,台面水平方向测力传感器测取车辆(或当前轴)空档滑行阻力,称重传感器同步测取车辆(或当前车轴)轴荷。检验员急踩制动后,汽车在惯性作用下,通过车轮在平板上附加与制动力大小相等、方向相反的作用力,使平板沿纵向位移。数据采集系统经处理测量各车轮的制动力、动态轮重,计算各车轮的轮重、制动及悬架性能的各参数值,并显示检测结果。测试原理台图4。

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1.车轮 2.平板 3.拉力传感器 4.承重传感器 5.钢球 6.制动力方向图4 平板式制动检验台原理图

4影响检测因素

4.1滚筒反力式制动检验台

滚筒反力式制动检验台检测时,汽车不动,是滚筒动车轮转动,是一种静态检测,在检测中性能稳定,重复性好,检测数据准确,制动滚筒和检测车辆的车轮有一个相对运动,可以方便准确的检测出被检车轮的阻滞力、驻车制动和各轮制动协调时间[5]。表面涂覆层的滚筒制动检验台在长时间使用后,其表面附着系数会减小,从而降低了车辆制动性能的检测能力。滚筒制动验检台的结构参数(如安置角、滚筒附着系数、主从动滚筒高度差)[6]的差异对检测结果有明显的影响。

4.2平板式制动试验台

平板式制动检验台平板的表面状况,如同路面一样,其附着条件决定了测得的制动力的大小。平板表面的花纹、形状及密度也影响制动力的检测效果。平板、底架的刚度和支承钢球、导轨的质量决定了平板位移力。平板式制动检验台生产工艺和质量的差异,会反映在平板位移阻力上,对检测结果有明显的影响。

5实验数据对比分析

为了进一步验证制动检验台测试数据的准确性,我们分别采用反力式制动检验台和平板式制动检验台对同一辆汽车进行检测,并将两种方法检测得数据进行对比和分析。两种检测设备分别检测三次,检测结果包括整车制动率、前轴制动率、后轴制动率、前轴制动不平衡率、后轴制动不平衡率,数据如下。

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6结语

根据以上检测数据分析:两种检测设备对同一台车的制动性能进行检测,最终的检测结论都是合格的,而且平板式制动检验台检测得到的数据平均值与反力式制动验检台检测得到的数据平均值是接近的,但是标准差的差别比较大。由此说明平板式制动检验台的重复性要比反力式制动检验台的重复性差,这也说明了平板式制动检验台能够反映出汽车实际的制动性能,即汽车在实际路面上行驶时,其他因素会影响到汽车的制动性能,造成汽车的制动效果不同。检测结果重复性是由于测量条件变化引起的,并不是测试系统本身造成的。因此,平板式制动检验台是模拟汽车实际路面的制动过程,显然汽车在实际路面制动过程中每次制动效果是不同的,重复性差是不可避免的。

参考文献

[1] 麻勇,《平板式制动台制动力测量不确定度评定》[J],计量与测试技术,2021,48(11):118-119,122

[2] 葛在,赵玉庆,《滚筒式制动检验台设计缺陷及往返平板式制动检验台介绍》[J],汽车实用技术. 2021,46(13):106-108

[3] 段勖超1吴智敏2,《汽车制动性能检测技术的应用分析》[J],内燃机与配件,2020,(01):112-113

[4] 冯芒,《机动车安全制动性能检测相关问题研究》[J]. 时代汽车, 2019,(19): 147-148

[5] 谭伟南,《探析影响机动车安全制动性能检测结果的因素》[J], 时代汽车,2019,(01):31-32

[6] 胡海滨,《汽车滚筒反力式制动实验台测量结果的影响因素分析》[J],科技与创新,2017,(02):139-140