汽车制动性能检测.docx

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汽车制动性能检测

第四章汽车制动性能检测

制动检验台常见的分类方法有：

按测试原理不同，可分为反力式和惯性式两类；按检验台支撑车轮形式不同，可分为滚筒式和平板式两类；按检测参数不同，可分为测制动力式、测制动距离式、测制动减速度式和综合式四种；按检验台的测量、指示装置、传递信号方式不同，可分为机械式、液力式和电气式三类；目前国内汽车综合性能检测站所用制动检验设备多为反力式滚筒制动检验台和平板式制动检验台。

目前国内外已研制出惯性式防抱死制动检验台但价格昂贵，短期内难以普及应用。

本章内容重点介绍反力式滚筒制动试验台。

第一节制动台结构及工作原理

一、反力式滚筒制动检验台

1．基本结构

反力式滚筒制动检验台的结构简图如图2-4-1所示。

它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（多数试验台将左、右测试单元的框架制成一体）、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成。

图2-4-1反力式制动检验台结构简图

（1）驱动装置

驱动装置由电动机、减速器和链传动组成。

电动机经过减速器减速后驱动主动滚筒，主动滚筒通过链传动带动从动滚筒旋转。

减速器输出轴与主动滚筒同轴连接或通过链条、皮带连接，减速器壳体为浮动连接（即可绕主动滚筒轴自由摆动）。

日式制动台测试车速较低，一般为0.1～0.18km/h,驱动电动机的功率较小，为2×0.7～2×2.2kW；而欧式制动台测试车速相对较高，为2.0～5km/h，驱动电动机的功率较大，为2×3～2×11kW。

减速器的作用是减速增扭，其减速比根据电动机的转速和滚筒测试转速确定。

由于测试车速低，滚筒转速也较低，一般在40～100r/min范围（日式检验台转速则更低，甚至低于10r/min）。

因此要求减速器减速比较大，一般采用两级齿轮减速或一级蜗轮蜗杆减速与一级齿轮减速。

理论分析与试验表明，滚筒表面线速度过低时测取协调时间偏长、制动重复性较差，过高时对车轮损伤较大，推荐使用滚筒表面线速度为2.5km/h左右的制动台。

（2）滚筒组

每一车轮制动力测试单元设置一对主、从动滚筒。

每个滚筒的两端分别用滚筒轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。

滚筒相当于一个活动的路面，用来支承被检车辆的车轮，并承受和传递制动力。

汽车轮胎与滚筒间的附着系数将直接影响制动检验台所能测得的制动力大小。

为了增大滚筒与轮胎间的附着系数，滚筒表面都进行了相应加工与处理，目前采用较多的有下列5种：

①开有纵向浅槽的金属滚筒。

在滚筒外圆表面沿轴向开有若干间隔均匀、有一定深度的沟槽。

这种滚筒表面附着系数最高可达0.65。

当表面磨损且沾有油、水时附着系数将急剧下降。

为改进附着条件有的制动台表面进一步作拉花和喷涂处理，附着系数可达0.75以上。

②表面粘有熔烧铝矾土砂粒的金属滚筒。

这种滚筒表面无论干或湿时其附着系数可达0.8以上。

③表面具有嵌砂喷焊层的金属滚筒。

喷焊层材料选用NiCrBSi自熔性合金粉末及钢砂。

这种滚筒表面新的时候其附着系数可达0.9以上，其耐磨性也较好。

④高硅合金铸铁滚筒。

这种滚筒表面带槽、耐磨，附着系数可达0.7～0.8，价格便宜。

⑤表面带有特殊水泥覆盖层的滚筒。

这种滚筒比金属滚筒表面耐磨。

表面附着系数可达0.7～0.8。

但表面易被油污与橡胶粉粒附着，使附着系数降低。

滚筒直径与两滚筒间中心距的大小，对检验台的性能有较大影响。

滚筒直径增大有利于改善与车轮之间的附着情况，增加测试车速，使检测过程更接近实际制动状况。

但必须相应增加驱动电机的功率。

而且随着滚筒直径增大，两滚筒间中心距也需相应增大，才能保证合适的安置角。

这样使检验台结构尺寸相应增大，制造要求提高。

依据实际检测的需要，推荐使用直径为245mm左右的制动台。

有的滚筒制动检验台在主、从动滚筒之间设置一直径较小，既可自转又可上下摆动的第三滚筒，平时由弹簧使其保持在最高位置。

而在许多设置有第三滚筒的制动检验台上取消了举升装置。

在第三滚筒上装有转速传感器。

在检验时，被检车辆的车轮置于主、从动滚筒上的同时压下第三滚筒，并与其保持可靠接触。

控制装置通过转速传感器即可获知被测车轮的转动情况。

当被检车轮制动，转速下降至接近抱死时，控制装置根据转速传感器送出的相应电信号计算滑移率达到一定值（如25％）时使驱动电动机停止转动，以防止滚筒剥伤轮胎和保护驱动电机。

第三滚筒除了上述作用外，有的检验台上还作为安全保护装置用，只有当两个车轮制动测试单元的第三滚筒同时被压下时，检验台驱动电机电路才能接通。

但依靠第三滚筒控制自动停机绝非唯一或最佳的方法，目前也已有其它方法出现。

（3）制动力测量装置

制动力测试装置主要由测力杠杆和传感器组成。

测力杠杆一端与传感器连接，另一端与减速器壳体连接，被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕主动滚筒（或绕减速器输出轴、电动机枢轴）轴线摆动。

传感器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力（或位移）转变成电信号输送到指示、控制装置。

传感器有应变测力式、自整角电机式、电位计式、差动变压器式等多种类型。

早期的日式制动试验台多采用自整角电机式测量装置，而欧式以及近期国产制动检验台多用应变测力式传感器。

测力传感器受力点受力的大小与滚筒表面制动力的关系为：

滚筒表面制动力（N）=测力传感器受力（N）×测力臂水平长度÷滚筒半径

在标定时标定加载力的大小与滚筒表面制动力的关系为：

滚筒表面制动力（N）=标定加载力（N）×标定杠水平长度÷滚筒半径

（4）举升装置

为了便于汽车出入制动检验台，在主、从动两滚筒之间设置有举升装置。

该装置通常由举升器、举升平板和控制开关等组成。

举升器常用的有气压式、电动螺旋式、液压式3种型式，气压式是用压缩空气驱动气缸中的活塞或使气囊膨胀完成举升作用；电动螺旋是由电动机通过减速器带动丝母转动，迫使丝杠轴向运动起举升作用。

液压式是由液压举升缸完成举升动作。

有些带有第三滚筒的制动检验台未装举升装置。

（5）指示与控制装置

目前制动试验台控制装置大多数采用电子式。

为提高自动化与智能化程度，有的控制装置中配置计算机。

指示装置有指针式和数字显示式两种。

带计算机的控制装置多配置数字显示器，但也有配置指针式指示仪表的。

二、反力式滚筒制动试验台的工作原理

进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，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程开关被接通）。

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员踩下制动踏板。

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。

与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向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转动相反方向摆动（如图2-4-2），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，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。

打印格式或内容由软件设计而定。

一般可以把左、右轮最大制动力、制动力和、制动力差、阻滞力和制动力－时间曲线等一并打印出来。

图2-4-2制动力测试原理图

由于制动力检测技术条件要求是以轴制动力占轴荷的百分比来评判的，对总质量不同的汽车来说是比较客观的标准。

为此除了设置制动检验台外，还必须配置轴重计或轮重仪，有些复合式滚筒制动试验台装有轴重测量装置。

其称重传感器（应变片式）通常安装在每一车轮测试单元框架的4个支承脚处。

GB7528－2004《机动车安全运行技术条件》中定义制动协调时间是从驾驶员踩下制动踏板的瞬间作为起始计时点，为此，在制动测试过程中必须由驾驶员通过套装在汽车制动踏板上的脚踏开关向试验台指示、控制装置发出一个“开关”信号，开始时间计数，直至制动力与轴荷之比达到标准规定值的75％时瞬间为止。

这段时间历程即为制动协调时间，通常可以通过检验台的计算机执行相应程序来实现。

目前，采用的反力式滚筒制动检验台对具有防抱死（ABS）系统的汽车制动系的制动性能，还无法进行准确的测试。

主要原因是这些试验台的测试车速较低，一般不超过5km/h，而现代防抱死系统均在车速10km/h～20km/h以上起作用，所以在上述试验台上检测车轮制动力时，车辆的防抱死系统不起作用，只能相当于对普通的液压制动系统的检测过程。

有的反力式滚筒制动试验台可以选择每一车轮制动力测试单元的滚筒旋转方向。

两个测试单元的滚筒既可同向正转、同向反转，又可以一正一反。

具有这种功能的试验台可以检测多轴汽车并装轴（如三轴汽车的中轴和后轴，其间设有轴间差速器）的制动力。

测试时使左、右车轮制动测试单元的滚筒转动方向一正一反，只采集正转时的制动力数据，这样可以省去试验台前、后设置自由滚筒装置。

这是因为驱动轴内有轮间差速器的作用，当左、右车轮反向等速旋转时差速器壳与主减速器将不会转动。

所以当被检测轴车轮被滚筒带动时，另一在试验台外的驱动轴将不会被驱动。

而对于装有轴间差速器的双后轴汽车可在一般的反力式滚筒制动台上逐轴测试每车轴的车轮制动力。

三、平板式制动试验台简介

1．基本结构

平板式制动试验台结构如图2-4-3所示。

是一种新型的制动检测设备，它利用汽车低速驶上平板后突然制动时的惯性力作用，来检测制动效果。

属于一种动态惯性式制动试验台，除了能检测制动性能外，还可以测试轮重、前轮侧滑和汽车的悬架性能，又是一种综合性试验台。

图2-4-3平板式制动试验台结构图

这种试验台结构比较简单，主要由几块测试平板、传感器和数据采集系统等组成。

小车线一般由四块制动-悬架-轴重测试用平板及一块侧滑测试板组成。

数据采集系统由力传感器、放大器、多通道数据采集板等组成。

这种试验台结构简单、运动件少、用电量少、日常维护工作量小，提高了工作可靠性。

测试过程与实际路试条件较接近，能反映车辆的实际制动性能，即能反映制动时轴荷转移带来的影响，以及汽车其他系统（如悬架结构、刚度等）对汽车制动性能的影响。

该试验台不需要模拟汽车转动惯量，较容易将制动试验台与轮重仪、侧滑仪组合在一起，使车辆测试方便且效率高。

但这种试验台存在测试操作难度较大（测试重复性主要处决于车况及检验员踩刹车快慢）、对不同轴距车辆适应性差，占地面积大、需要助跑车道等缺点。

2．基本原理

现代汽车在设计上为满足汽车行驶状态的制动要求，提高制动稳定性，减少制动时后轴车轮侧滑和汽车甩尾，前轴制动力一般占50～70%左右，后轴制动力设计相对较少。

除此以外还充分利用汽车制动时惯性力导致车辆重心前移轴荷发生变化的特点，使前轴制动力可达到静态轴重的140%,上述制动特性只有在道路试验时才能体现，在滚筒反力式检验台上，由于受设备结构和检验方法的限制，前轴最大制动力是无法测量出来的。

　　平板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。

检测时只要知道轴荷与减速度即可求出制动力。

从理论上讲制动力与检测时车速无关,与刹车后的减速度相关。

检验时汽车以5～10km/h（或按出厂说明允许更高）速度驶上平板，置变速器于空档并紧急制动。

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，经传感器测出各车轮的制动力、动态轮重并由数据采集系统处理计算出轮重、制动、及悬架性能的各参数值，并显示检测结果。

（测试原理见图2-4-4）

图2-4-4平板式制动试验台原理图

3．过程分析

在车辆挂空挡驶上台面时，台面水平方向的测力传感器测取车辆当前轴空挡滑行阻力，称重传感器同步测取当前车轴的载荷，即可计算出车辆空挡滑行阻力与荷重之百分比。

车轴驶上台板后实