第五章 底盘技术状况检测定位平衡Word格式.docx
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滚筒直径愈大,滚筒表面曲率愈小,车轮在滚筒上滚动时就像在平路上行驶,轮胎与滚筒表面间的滑转率小,行驶阻力小,因而测试精度高。
但大滚筒试验台制造成本大,占地面积大,同时对车轮在滚筒上的安放定位要求严格,而车轮中心与滚筒中心在垂直平面内的对中又比较困难,故使用不方便。
因此,单滚筒底盘测功机一般用于科研单位、大专院校和汽车制造部门,较少用于汽车维修企业、汽车检测站等生产单位。
双滚筒试验台指支承两边驱动车轮的滚筒各为两个的试验台,其中与测功器相连的是主滚筒,左右两个主滚筒之间装有联轴器,左右两边的从动滚筒处于自由状态。
国产双滚筒式底盘测功机的机械部分的结构如图所示。
双滚筒试验台的滚简直径一般在185~400mm之间,由于曲率半径小,滚筒表面曲率大,因而轮胎与滚筒表面的接触面积较在平路上行驶时小得多。
接触面间比压和变形大,滑转率大,从而使滚动阻力增大,测试精度低。
据有关资料介绍,在较高试验车速下,轮胎的滚动功率损失可达到所传递功率的15%~20%。
但双滚筒底盘测功机具有车轮在滚筒上安放定位方便和制造成本低等优点,因而适用于汽车维修企业、汽车检测站等生产单位。
双滚筒试验台的滚筒多采用钢质材料制成,采用空心结构。
双滚筒试验台的滚筒按其表面形状不同,可以分为光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆层式多种形式,其中涂覆层式是在滚筒表面涂覆摩擦因数与道路实际情况接近的材料制成的,是比较理想的一种形式。
测功装置
测功装置用于吸收和测量汽车驱动轮的输出功率,通常称为测功器。
测功装置由加载装置和测力装置组成,加载装置可模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力,使车辆受力情况如同在道路上行驶时一样。
底盘测功机常用的测功器有水力测功器、电力测功器和电涡流测功器三类。
由于一般水力测功器的可控性比较差,电力测功器的成本比较高,而电涡流测功器具有测量精度高、振动小、结构简单、易于调控和测量的转速范围和功率范围大等优点。
因此国内生产的汽车底盘测功机大多数采用电涡流测功器。
水冷电涡流测功器的结构示意图
电涡流测功器加载装置主要由定子和转子构成,转子与滚筒相连,定子可绕其主轴线摆动。
定子内部沿圆周布置有励磁线圈和涡流环,转子的外圆上加工有或镶有均匀分布的齿与槽,齿顶与涡流环间留有一定的空气隙。
当励磁线圈通以直流电时,在其周围形成磁场,磁场产生的磁力线通过转子、空气隙、涡流环和定子形成闭合磁路,通过转子齿顶处的磁通密度大,而通过转子齿槽处的磁通密度小。
当转子旋转时,这些疏密相间的磁力线也同步旋转,造成通过涡流环任一点的磁通密度呈周期性变化,因而在涡流环上感生涡电流。
该涡电流与产生它的磁场相互作用而产生了对转子的制动力矩,因而测功器吸收了驱动车轮的输出功率,同时也对滚筒加载。
通过改变励磁电流,可以控制测功器产生的制动力矩。
测力装置
测力装置能测出驱动车轮产生的驱动力。
在定子外壳上装有一定长度的测力杠杆,并与安装在杠杆下方的测力传感器构成测力装置。
驱动车轮对滚筒施加的驱动力所形成的转矩,由定子与转子间的制动作用而传给可摆动的定子,定子则通过测力杠杆传给测力传感器,测力传感器将测力杠杆传来的力变成电信号,经微机处理后得出汽车驱动轮的驱动力。
测速装置
底盘测功机在进行测功、加速试验、等速试验、滑行试验和燃油经济性试验时,都必须对试验车速进行测试。
测速装置多为电测式,测速装置一般由测速传感器、中间处理装置和指示装置构成。
常用测速传感器有光电式、磁电式和测速发电机等类型,通常安装在从动滚筒一端,随从动滚筒一起转动,把滚筒的转速转变为电信号。
该电信号经放大后送入处理装置,换算为车速并在指示装置上显示出来。
飞轮机构
飞轮机构用于模拟汽车在道路上行驶时的动能,常采用离合器以实现与滚筒的自由接合。
飞轮机构通常具有一组多个飞轮,其飞轮机构的转动惯量及其在各个飞轮上的分配应与所测车型进行加速能力试验和滑行能力试验的要求相适应。
控制装置
底盘测功机的控制装置和指示装置常做成一体,构成控制柜,安放在机械部分的左前方易于操作和观察的位置。
如果测力装置和测速装置均为电测式,指示装置可直接显示驱动车轮的输出功率;
测力装置为机械式时,指示装置仅能显示驱动车轮的驱动力,驱动轮输出功率需根据所测出的驱动力和实验车速换算才能得到。
底盘测功机控制柜面板
驱动轮输出功率和驱动力试验
(l)基本方法
按国家标准《汽车动力性台架试验方法和评价指标》(GB/T18276-2000)的规定,以汽车发动机在额定转矩(最大转矩)和额定功率(最大功率)时的驱动轮输出功率作为汽车动力性的评价指标。
测量时要求采用额定转矩和额定功率工况,也就是在发动机全负荷情况下,测量两个有代表性的试验点,即与额定转矩转速对应的直接挡车速以及与额定功率转速对应的直接挡车速时的功率。
一般在测量时,先在底盘测功机的计算机上设定好要检测的若干车速点,再起动汽车,逐步加速并换至直接挡,并将汽车加速踏板踩到底。
同时,底盘测功机的计算机能够自动增大激磁电流给发动机加载。
最后,通过自动调节激磁电流(也就是调节发动机的负载),即可使发动机在预定的车速点上稳定运行,并测量发动机全负荷情况下的底盘输出功率和驱动力。
连续测量若干车速点之后,就可以得到所需要的驱动轮输出功率和转矩随转速变化的曲线并找出最大值。
(2)关于试验结果的分析
由于存在传动功率损耗,所以驱动轮的输出功率总是小于发动机额定功率。
驱动轮输出的功率就是底盘输出功率。
传动阻功率对应的传动阻力由三部分组成:
汽车传动系的传动阻力、驱动轮在试验台滚筒上的滚动阻力,以及试验台本身的机械传动阻力。
试验表明,在一般情况下,各种类型汽车传动系的传动阻力所消耗的功率,约占发动机输出功率的10%~20%。
驱动轮在双滚筒上的滚动阻力所消耗的功率,与滚筒的直径、轮胎的直径、气压及转速有关。
有资料表明,这种滚动损耗常可占到所传递功率的15%~20%。
试验台自身的机械摩擦损耗功率所占比例不大,约为所传递功率的5%。
汽车传动系的传动效率如下表所示。
汽车加速性能试验
加速性能试验是评价汽车动力性能的试验项目之一。
按国家标准《汽车加速性能试验方法》(GB/T12543-1990)的要求,应先启动汽车,逐步加速并换至直接挡空载行驶,计算从初速度20km/h加速到40km/h所需的时间,并应符合规定。
这本是路试项目,但也可在底盘测功机上测试。
在试验台上,驾驶员逐渐提高车速,同时监视显示器屏幕提示的车速。
当屏幕显示车速达20km/h时,立即将加速踏板踩到底,当屏幕显示车速达到40km/h时,就可停止加速,屏幕将显示从20km/h加速到40km/h所需的加速时间。
国家标准GB/T18276一2000(汽车动力性台架试验方法和评价指标)的规定,要求在汽车逐步加速并换至直接挡后,当车速稳定在30km/h时,全力加速至该车最高车速的80%,并记录累计加速时间。
需要指出,在进行加速性能试验时,为了模拟汽车在路上行驶的惯性,应根据汽车的整备质量,在底盘测功机上选挂相应转动惯量的飞轮。
汽车滑行性能测试
通过测试滑行距离,可以检验底盘维修的质量。
国家标准对汽车空载滑行距离作了规定:
“汽车空载行驶初速为30km/h,滑行距离应不小于220m。
”
在试验台上测试滑行距离时,驾驶员可逐渐提高车速,超过指定车速后,可按显示屏幕提示中断动力,滑行的车轮逐渐停转。
计算机即可根据测得的车速和时间计算出滑行距离。
GB/T18276-2000规定的测试滑行距离和时间的方法是,先按表4-2设定滑行初速度υ1和终速度υ2,当车速超过υ1后,将变速器置于空挡,利用车一台系统储存的动能使系统继续运转直至设定的终速度υ2,然后记录系统自υ1滑行至υ2的时间和距离。
与加速性能试验类似,为了模拟汽车在路上行驶的惯性,进行滑行性能测试时,也要在底盘测功机上选挂相应转动惯量的飞轮。
汽车经济性能(油耗)试验
计量燃料消耗的仪器称为油耗计。
用油耗计可以检测整车等速行驶时的每百公里油耗值。
方法:
汽车在试验台上运转时逐渐给驱动轮加载,以模拟汽车在平直路面行驶时所受阻力。
通过测试车速和试验时间,可以计算出对应行驶里程,同时,油耗计检测出燃料消耗量(L)。
由此可以计算出该车的百公里油耗(L/100km)
从理论上,可以通过测量燃料容积、质量、流量或流速等方法确定燃料消耗量。
所以油耗计有很多种。
通常油耗计都要配有测量里程的仪表。
油耗计既可单独使用,也可配合底盘测功机做油耗试验。
汽车车速表校验
由于底盘测功机已经具备了车速表试验台的功能,所以完全可以用来校验车速表。
试验方法也和车速表试验台测试方法相同。
汽车车速里程表校验
用底盘测功机也可以校验汽车的里程表。
方法是:
预先设定里程数(例如2km),驾驶员监视车内里程表。
当车内的里程表达到2km时给控制计算机发出信号,计算机通过测量转速、时间和滚筒直径等数据,可计算出准确的行驶里程,同时给出汽车里程表的误差。
底盘测功机的操作
(DCG-lOD(A)型汽车底盘测功机)
1.测试操作准备
(1)启动系统
接通电气及工控机电源,计算机自动进入系统主菜单,包括系统录入、系统标定、举升离合、查看和结果打印等五部分。
每项又包含若干下拉式子菜单,可根据需要选择。
(2)系统录入
根据子菜单的提示,输入被测车的车牌号、汽车型号等项,以及选择底盘测功、滑行测试、加速测试、车速表校验等项目并输入相关参数(如测功点、滑行点、加速区间等)。
如进行油耗测试,则需要配用油耗计,并选择测试车速和综合阻力等。
(3)举升器与离合器控制
在对应项目的子菜单中,“举升”用于控制举升器升降动作。
“离合”用于结合或脱离飞轮之用。
若准备做功率测试,先选“举升器升”,令举升器上升。
(4)汽车驶入举升器板上,注意要保持车轮与滚筒成垂直状态。
再选“举升器降”,令举升器下降。
(5)汽车停稳后,用挡块(三角铁)顶住非驱动轮,或用牵引绳索将车拉住。
(6)将风机放置在汽车前方。
2.测量操作方法
(1)功率测量
操作计算机系统进入测试状态,起动汽车,由低挡逐步换人直接挡,踩下加速踏板至节气门全开,同时测试将自动进行,汽车被逐渐加载,并可分别测量最大功率和最大转矩(或驱动力)等。
测量结束后,可以显示或打印测量结果。
(2)加速性能测试
预先设定初始速度nl和终止速度n2。
驾驶员逐渐将车速提高到显示屏显示20km/h时,即迅速将加速踏板踩到底,当速度升到4okm/h时,就可停止加速。
显示屏将显示出从20km/h到40km/h的加速时间。
(3)滑行性能测试
先设定滑行初速度。
驾驶员先提高车速,超过规定速度后,即根据屏幕提示,切断动力,令车轮滑行直到停止。
计算机可根据测得的车速和时间计算出滑行距离。
必须指出,为了在试验台上测试汽车的加速性能和滑行性能,需要模拟汽车的惯性。
为此可在系统菜单选择中,将离合器置于接合位置,按照汽车的质量,挂上相应质量的飞轮来进行惯性模拟。
(4)车速表校验
驾驶员逐渐提高车速,并同时监视车速表。
当车速表达到40km/h时,立即按喇叭给出采样信号。
计算机将测试实际车速并给出车速表误差。
(5)里程表校验
可预先选择测试里程为2km。
测试时,驾驶员起动汽车,当车上的里程表达到2km时,驾驶员按喇叭给出采样信号。
计算机可根据测量数据计算出准确的行驶里程,同时给出汽车里程表的误差。
(6)经济性能(油耗)试验
为了测试汽车的每百公里油耗值,需配合使用油耗计。
基本方法是:
同时,油耗计检测出燃料消耗量L(升)。
汽车等速行驶时,所受阻力主要包括车轮的滚动阻力和空气阻力,其数值可通过计算取得(或由资料提供经验数据)。
通过测试车速和试验时间,可以计算出对应行驶里程,结合油耗计的读数即可算出该车的百公里油耗(L/l00km)。
具体操作可结合油耗计的使用说明书进行。
3.使用注意事项
①不允许超过设备规定轴载质量的汽车进行检测或通过底盘测功机。
②汽车上底盘测功机前,应将轮胎上的泥砂石块清除干净,汽车轮胎气压应达到规定数值。
③被测试汽车一般应为空载状态。
④当汽车为前轮驱动时,应特别注意使汽车保持直线行驶状态。
⑤当用高速(>80km/h)进行检测时,应特别注意安全操作,高速测试的时间应小于2min/次。
⑥测试中,汽车的前、后方严禁站人。
⑦测试过程中,严禁升起举升器。
⑧若进行测功试验,则在试验后应将设备空转1min以上再停止,以保证测功机散热。
⑨当进行较长时间和大负荷试验时,应打开风机,使风吹向汽车以冷却发动机。
四轮定位检测
正确的车轮定位是车辆良好的操纵稳定性、直线行驶性能和自动回正能力的保证。
定期对车轮定位参数进行检测和调整,使其保持在正常范围内,能够保证汽车有良好的操纵,而且还能够减少轮胎异常磨损,减少悬架系统及转向机构零部件磨损和降低燃油消耗。
四轮定位检测
车轮定位一般指转向轮前束(或前张)、车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角,统称为前轮定位。
现代汽车对后轮前束(或前张)、车轮外倾角参数也提出要求,通常进行四轮定位检测和调整。
车轮定位参数的定义及作用
1.主销后倾角
在纵向平面内,相对于铅垂线主销上部向后倾斜一定角度称之为主销后倾角;
主销后倾的作用是形成回正的稳定力矩。
2.主销内倾角
在横向平面内,主销上部向内倾斜一个角度,称之为主销内倾角。
主销内倾角的作用有两个:
①主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。
②主销内倾角使转向操纵轻便。
3.前轮外倾角
当前轮处于摆正的位置时,前轮中心平面与地面不垂直,而是向外倾斜一个角度,称之为前轮外倾角。
①提高汽车行驶安全性;
②使转向操纵轻便。
4.前轮前束
当前轮处于摆正的位置时,两轮前边缘距离B,小于两轮后边缘距离A,A-B称为前轮前束。
前束的作用:
消除车轮外倾带来的这种不良影响。
车轮前束的测量
车轮前束的测量原理
车轮前束可以根据其定义直接测量,常用的测量方法有:
拉线式测量法、光束刻度板测量法及光电测量法等。
①拉线式测量法。
根据前束的定义,在车轮最前端和最后端(可以是在车轮内侧面上或车轮中心平面上对应点)分别测量B、A值,A-B即得前束值。
需要注意的是,在测量前束时,必须使车体摆正,转向盘位于中间位置,最好用锁紧机构把转向盘固定。
②光束刻度板测量法。
根据几何关系,刻度板放置在轮轴前、后5倍于车轮直径处(即10倍于车轮半径),所以前后刻度板读数差值10倍于车轮前束值。
因此,前后刻度板读数之差值为1cm,车轮前束值为1mm。
③光电测量法。
安装在两前轮和两后轮上的测量头上均装有发光器和光接收器,既可以利用同一轴上左、右轮互为基准(如图a所示),也可以利用同一侧的前、后轮互为基准(如图所示)来测量车轮前束。
四轮定位仪采用传感器不同,其测量方法亦有所不同,下面以光敏三极管式传感器为例来说明其测量原理。
安装在两前轮和两后轮上光敏三极管式传感器均有光线发射器和光线接收器,光线接收器是一组等距离排列的光敏三极管,在不同位置上光敏三极管接收到光线照射时,该光敏管产生的电信号就代表了前束值的大小。
当前束为零时,在同一轴左右车轮上的传感器发射出的光束重合。
当车轮存在前束时,在左轮传感器上接收到的光束位置偏移值则表示右侧车轮的前束值(或前束角),注意当光速位置相对于原来的零点位置向前为负前束,向后为正前束。
同理在右轮传感器上接收到的光束位置偏移值则表示左侧车轮的前束值(或前束角),即左右轮传感器互为基准测量。
由于车轮前束角很小,一般不超过1º
前束值不超过12mm,所以由于基准偏转带来的误差很小,可以忽略不计。
车轮外倾角的测量
车轮外倾角测量通常采用重力方向作为基准。
在测量车轮外倾角时,必须保证车体摆正,转向盘位于中间位置。
车轮外倾角的测量方法有:
利用光束发射器和摆式刻度盘测量
采用上述前束测量用光束发射器,另配一个摆式刻度盘(如图所示),即可测量车轮外倾角。
光束发射器安装在轮轴上,光束照射方向与车轮平面平行,摆式刻度盘与汽车纵向轴线垂直方向摆放。
先让光束对准刻度线圆心,然后转动光束发射器使光束向下移动到刻度线上,由于光束照射方向与车轮平面平行,所以光束与垂直线的夹角就是车轮外倾角,从刻度盘上即可直接读出车轮外倾角。
利用气
泡水准
仪测量
通过支架垂直于转向轮旋转平面安装水准仪,水准仪上有可测量倾角的气泡管,气泡管也与车轮旋转平面垂直(如图),所以气泡管与水平方向的夹角与车轮外倾角相等。
气泡管中的水泡偏移量与倾角大小成比例,气泡管可按倾角刻度。
也可把气泡管调回水平位置,气泡位移量或角度调节量即反映了车轮外倾角α的大小。
利用电子式倾角传感器测量
光电式四轮定位仪采用电子式倾角传感器测量车轮外倾角,也是以重力方向作为参考基准,利用倾角传感器把角度信号转换成电信号。
主销倾角的测量
主销后倾角和主销内倾角均不能直接测出,只能采用建立在几何关系上的间接测量。
测量时需将转向轮分别向左、向右转动一定角度,此时主销后倾角、主销内倾角以及车轮外倾角都会随之改变。
在一定条件下,主销后倾角、主销内倾角的大小都与车轮外倾角的变化近似为线性关系。
主销后倾角的测量
主销后倾角的测量原理如图所示
以套筒扳手为例,先将扳手杆垂直立于桌面,扳手接杆与视线垂直并使扳手接杆保持水平,此杆即为转向节轴(面向车头看为左前轮轴)。
将扳手杆下端向自己面前偏转一个角度γ,即形成主销后倾角,然后由此位置绕扳手柄轴线分别向里、向外各转动δ角,这时就会发现扳手接杆绕水平面分别向上、向下偏转了λ角。
通过推导,计算出λ与γ的关系,就可以通过测量A的值来间接测量主销后倾角γ。
根据几何关系可得
γ=arctan(sinαi-sinαo)/(sinδo-sinδi)
式中:
γ一一主销后倾角;
α一车轮外倾角;
δ一转向轮转动角度即转向轮底部转盘的转动角度;
;
i—车轮向内转动时;
o一车轮向外转动时。
为了提高测量精度,减小主销后倾对车轮外倾角变化的影响,可采用相对测量法,即使车轮向内、向外转动角度相同,即δ0=-δi=δ=20°
代入上式有
γ=arctan(sinαi-sinα0)/2sinδ
因为主销后倾角和车轮外倾角都很小,可以近似地取sinα≈α,tanγ≈γ。
所以γ=(αi-α0)/2sinδ
此式表明主销后倾角近似地与车轮外倾角变化量成正比,其比例系数取决于转向轮转动角度δ,如下表所示。
通常转向轮转动角度δ为20°
所以有
γ=1.46(αi一α0)
αi,α0一一分别是转向轮向内、向外转动到20°
时,车轮外倾角的大小。
上式表明,只要测量出车轮外倾角的变化量αi一α0,再乘以1.46的比例系数,即可得到主销后倾角。
车轮定位仪用1.46倍的系数标定仪器,就可直接读出主销后倾角。
主销内倾角测量与主销后倾角测量在原理上完全相同,只是角度测量平面与主销后倾角测量时旋转了90°
。
主销内倾角的测量
主销内倾角的测量原理如图所示
在扳手接杆头部系上一长接杆,长接杆与扳手接杆垂直。
将扳手柄直立于桌面,使长接杆保持水平位置并与视线垂直,再将扳手柄下端向里偏转一个角度β,即形成主销内倾角(相当于从左前轮外侧看),然后由此位置绕扳手柄轴线分别向左、向右各转δ角,这时又会发现接杆分别沿逆时针、顺时针方向各转动了一个ω角。
通过推导,计算出ω与β的关系,就可以通过测量ω的值来间接测量主销内倾角β。
四轮定位仪
汽车四轮定位仪操作步骤
现以美国HUNTER汽车四轮定位仪为例,说明其检测方法及操作步骤。
①将汽车驶到升
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