何全添

摘要：隨著社會的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們在日常生產(chǎn)及生活活動中對各類汽車的依賴程度越來越高。底盤測功機作為對汽車應(yīng)用性能檢測的重要設(shè)備，對于車輛應(yīng)用過程的穩(wěn)定性與安全性起到?jīng)Q定性作用。本文首先分析了汽車底盤測功機的設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成，繼而探討了其相關(guān)檢測設(shè)備工作原理。

關(guān)鍵詞：測功機;設(shè)備結(jié)構(gòu);工作原理

0? 引言

汽車底盤測功機是針對汽車動力性、底盤輸出功率、油耗以及排放指標(biāo)進(jìn)行檢測的專用機械，通過飛輪慣性相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量模擬汽車運行過程中的轉(zhuǎn)動慣量以及質(zhì)量慣量;通過加載裝置模擬汽車運行過程中受到的空氣阻力;通過滾筒運動模擬路面等，從而對汽車運行狀況形成全面的動態(tài)檢測。

1? 汽車底盤測功機整體結(jié)構(gòu)構(gòu)成

汽車底盤測功機（以下簡稱為測功機），是針對汽車處于使用狀態(tài)下的應(yīng)用性能以及相關(guān)技術(shù)狀況加以檢驗的一種的重要汽車工程設(shè)備。在實踐操作中，不僅可以將其用作與汽車性能相關(guān)的各項科學(xué)試驗，還可以用于對汽車設(shè)備的維修與生產(chǎn)，其機械結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 功率吸收裝置

利用測功機開展汽車試驗的過程當(dāng)中，主要通過對加載裝置的應(yīng)用實現(xiàn)對汽車行駛過程所受阻力的模擬，其受力情況與正常道路行駛過程相似，能夠吸收和測量汽車發(fā)動機傳動系統(tǒng)向驅(qū)動策略傳送的功率。測功機的加載裝置主要包括：水力測功機、電渦流測功機以及電力測功機。其中，水力測功機整體可控性較差，電力測功機綜合使用性能較強，但相比之下所需成本投入較高，而電渦流機兼具精度高、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、便于技術(shù)人員調(diào)控與測量、機械振動較小、功率范圍較大等特征。電渦流機在工作過程中所產(chǎn)出熱量較多，一般通利用空氣或水作為介質(zhì)以導(dǎo)出多余熱量。

1.2 滾筒

滾筒裝置屬于測功機內(nèi)部最為主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之一，其整體結(jié)構(gòu)性質(zhì)及使用性能的好壞關(guān)乎設(shè)備測量的精準(zhǔn)程度。通常情況下，針對滾筒主要采取鋼制空心結(jié)構(gòu)形式，其直徑、表面狀況以及兩筒中心軸距都是對其形成直接影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1.3 測量部分

①測力部分。目前在汽車檢修與制造領(lǐng)域應(yīng)用最為普遍的是電測式裝置，同時配置測力傳感器，使力的大小被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，隨后向系統(tǒng)中樞傳送，最終通過指示部分對其相應(yīng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示。

②測速部分可以主要分成分為光電式、磁電式以及測速發(fā)電機等，其中光電式應(yīng)用最為廣泛，將其配置在副滾筒一端，繼而實現(xiàn)跟滾筒之間的同步轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的脈動信號，其實際測量誤差一般不會超過千分之五。

③控制和指示部分。倘若在測功機內(nèi)部所配置的測力部分與測速部分均為電測式，那么指示裝置便可針對輸出功率等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行直接顯示。但如果測力裝置采用機械形式時，只能顯示出驅(qū)動力，通過相應(yīng)換算過程得出輸出功率。

汽車驅(qū)動輸出功率，按下式計算：

P=（F×v）÷360（kW）

式中：P——汽車驅(qū)動輪輸出功率（kW）;

F——滾筒切向驅(qū)動力（daN）;

v——測定F時，汽車穩(wěn)定的車速（km/h）。

1.4 飛輪

飛輪的主要作用在于對車輛形式過程當(dāng)中所產(chǎn)生的動能加以模擬，需要配置電磁離合器已實現(xiàn)和滾筒間的接合。在實踐應(yīng)用中，對于飛輪機構(gòu)主要采取一組多飛輪的形式，相關(guān)轉(zhuǎn)動慣量需要與車輛加速能力試驗以及滑行能力試驗相互適應(yīng)。

1.5 舉升裝置

為便于車輛從測功機中的進(jìn)出，需要配置舉升裝置，氣動式舉升器分為氣缸式與氣囊式。

1.6 制動裝置

測功機制動裝置主要包括傳統(tǒng)帶輪、軸承座等，用于為測功機機械運動過程提供動力。

2? 測功機主要工作原理

2.1 測功機

測功機當(dāng)中所配置的滾筒裝置主要用途在于模擬連續(xù)移動形式的路面，車輪處于滾筒內(nèi)部滾動，而加載裝置主要模擬汽車在行駛過程中所承受各種形式的阻力，飛輪部分則是結(jié)合轉(zhuǎn)動慣量針對加速、滑行等車輛在行駛過程當(dāng)中所承受的阻力進(jìn)行模擬。試驗中，要將汽車的驅(qū)動輪放在滾筒之上，從而實現(xiàn)對滾筒的帶動使其旋轉(zhuǎn)，加載裝置與滾筒間成串接狀態(tài)，并利用定子針對轉(zhuǎn)子施加一定制動作用，是定子受到相反方向上的力矩作用。處于反力矩的作用下，定子會繞軸進(jìn)行擺動，并通過臂桿傳至測力裝置，經(jīng)過換算處理等過程獲得驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩或者輸出功率。

2.2 電渦流機

在電渦流機內(nèi)部主要配置了定子與轉(zhuǎn)子兩個部分，后者跟測功機滾筒之間相互連接，處于磁場當(dāng)中以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。定子沿著圓周對勵磁線圈以及渦流環(huán)等部分加以布置，轉(zhuǎn)子外圈配有齒槽，要在齒頂和渦流環(huán)間留出適當(dāng)大小的空氣隙。

在試驗推進(jìn)的過程中，驅(qū)動滾筒受到車輪作用之下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，繼而帶動電渦流機中的轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在勵磁線圈當(dāng)中出現(xiàn)電流的情況下，所形成磁場的磁力線會在設(shè)備內(nèi)部構(gòu)成一套閉合磁路。相應(yīng)磁通的大小主要和線圈匝數(shù)、電流高低等變量有關(guān)。因為通過齒頂位置和凹槽位置磁通量大小之間的差異，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，經(jīng)過渦流環(huán)內(nèi)部的磁通量將會呈現(xiàn)為周期性變化狀態(tài)，繼而形成渦電流。其所形成的磁場會和勵磁磁場之間產(chǎn)生相互作用，出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)完全相反方向的轉(zhuǎn)矩。因為轉(zhuǎn)子和滾筒處在連接狀態(tài)，這就給轉(zhuǎn)筒形成了相應(yīng)的助力，從而對滾筒起到加載作用。

不過，在針對轉(zhuǎn)子施加一定量制動力矩的同時，將會使定子受到相反力矩，給定子形成一種與轉(zhuǎn)子擺動方向相同的作用。在定子當(dāng)中配置有測力杠桿，而且在端部下方為之配置了壓力傳感器，當(dāng)受到壓力作用的情況之下，會產(chǎn)出相應(yīng)的電信號。此壓力和杠桿長度相乘便能得到相應(yīng)力矩。如果滾筒處在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，這一力矩會和驅(qū)動輪所帶來的驅(qū)動力矩相等?；诖?，便可得出車輪作用于滾筒之上驅(qū)動力的大小。

2.3 飛輪模擬慣量計算

設(shè)車輛質(zhì)量是m，模擬車輛飛輪轉(zhuǎn)動慣量是J，轉(zhuǎn)速比是I，滾筒半徑是r，則加入減速器之后模擬車輛運動慣量的飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算公式為：由這一公式可知，飛輪轉(zhuǎn)動慣量主要由汽車質(zhì)量、減速比以及滾筒半徑所決定。

2.4 功率測量

汽車驅(qū)動輪所形成的輸出功率被稱之為底盤輸出功率，是對車輛傳動系統(tǒng)技術(shù)狀況加以考量的一種關(guān)鍵參數(shù)。然而傳動系統(tǒng)所處狀態(tài)與相關(guān)技術(shù)性能會影響車輛在運行過程中實際的穩(wěn)定性與安全性，同時會在一定程度上影響發(fā)動機油耗與動力傳遞。汽車驅(qū)動車輪將會對測功機滾筒形成帶動作用，使其保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，滾筒則與電渦流機轉(zhuǎn)子之間相互連接。我們假設(shè)驅(qū)動輪的輸出功率是PCkW，而傳動系損耗功率是PIkW，摩擦損失功率是PSkW，輪胎打滑的損耗功率是PJkW，滾筒中消耗功率是PEkW，那么汽車驅(qū)動輪輸出功率則為PC=PI+PJ+PS+PE。其中，PI可以利用傳動系統(tǒng)中傳動效率的相關(guān)數(shù)據(jù)加以估算;PJ則通過滾筒轉(zhuǎn)速加以估算;因為在實際試驗處理過程中，滾筒和電渦流機之間呈現(xiàn)為十分緊密的相連，因此可以將機械損耗看作為0;電渦流機所吸收的功率和滾筒中消耗的功率PE相等。

3? 結(jié)論

總而言之，若想實現(xiàn)對汽車底盤測功機的高效利用，以精確測量汽車的各項技術(shù)參數(shù)，要充分了解其結(jié)構(gòu)原理。作為一名機械設(shè)計工程師，需要在設(shè)計工作中積極探索，對國外的一些先進(jìn)檢測技術(shù)和理念加以借鑒，繼而與我國車輛運輸行業(yè)的整體情況相結(jié)合，研發(fā)設(shè)計出更符合我國國情的汽車檢測裝備，為我國汽車檢測行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

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