车桥总成制动性能试验台的设计

安徽农业大学学报,2009,36(3):5052508Journal of Anhui Agricultural University车桥总成制动性能试验台的设计谷　曼(合肥学院机械工程系,合肥230022)摘　要:对车桥总成制动性能的在线检测评价指标及制动器在线试验台架的结构要求进行分析研究,并据此设计车桥总成制动性能试验台。

利用该试验台对被试件进行在线检测,且对采集的检测数据进行了分析与判断。

该设计满足厂家对车桥产品质量检测的要求,为将来进一步提升产品质量起到了较为重要的作用。

关键词:鼓式制动器;桥总成;制动性能;在线检测 中图分类号:U46715文献标识码:A文章编号:16722352X(2009)0320505204D esi gn of brake performance test2bed of axle a ssem blyG U Man(Depart m ent of Mechanical Engineering,Hefei University,Hefei230022)Abstract:W e made a research and analysis on the index of brake perf or mance on2line ins pecti on of axle as2 se mbly,constructi on and require ments of brake on2line test2bed,then designed brake perfor mance test2bed of axle asse mbly base on it.It be used t o ins pect the tested co mponents and analyze the collected test data,which will meet manufacturer needs of the quality of axle asse mbling ins pecti on and p lay a more i m portant r ole in i m p r oving its quality in the future.Key words:drum brake;axle asse mbly;brake perf or mance;on2line ins pecti on 制动器作为车辆行车制动的主要执行部件,其制动性能的好坏对整车制动性能的发挥起着极为重要的作用。

在制动器本身制动性能满足要求的前提下,它在车桥总成上的装配质量也对制动器本身的制动性能产生影响。

因此,制动器在车桥总成上装配后,将车桥总成作为一个考核单元,对其整体制动性能进行在线检测是确保桥总成产品质量需要解决的重要问题。

目前国外部分检测设备仪器己是机电一体化、智能化的综合体,产品质量高、工艺性好、使用方便可靠。

如日本、美国、德国、意大利等国家汽车检测诊断设备的种类、检测项目与参数、制造工艺质量、产品水平均处于世界领先地位,其产品已形成系列化、标准化和规范化。

电子燃油喷射系统、制动防抱死装置、电控自动变速器及各种电子技术在汽车上的应用,使国内的汽车技术结构发生了很大的变化,对汽车检测诊断设备的需求也越来越大,并对其性能、质量、可靠性等提出了更高的要求,进一步促进了汽车检测技术的发展。

但国内在这个领域里起点低,起步晚,整体水平比较落后,较为突出的问题是产品技术含量低,品种不全,不能形成系列产品,产品质量不稳定等,为此,作者以某企业生产的载重车辆为研究对象,对车桥总成制动性能试验台进行研究与设计。

该系统在计算机测控技术的基础上综合了机械、电子、气动、传感等技术,能够较好地模拟主减速器的工作状况。

该系统安装在桥总成制造现①收稿日期:2008212224基金项目:安徽省教育厅自然科学基金项目(KJ2008B279)资助。

作者简介:谷曼(1970-),女,讲师。

E2mail:gu man@hfuu1edu1cn场,主要用于在线检测,自动化程度高,功能全,使用方便。

这对解决企业的生产实际问题、提高产品质量、减少调试与返修量、促进汽车制造技术与检测技术的发展具有积极的作用。

1　车桥总成制动性能的在线评价指标在线检测是在生产线上应用各种传感器,对生产产品的某些参数进行监测,将分析处理测量结果所获得的信息,与预先设定的参数进行比较,然后根据误差信号作出工艺决策(如报警、停车、反馈调节等),以保证产品的质量或使生产线处于最佳状态下运行。

在桥总成制造现场对前后桥总成制动性能的检验,也就是对载重车辆气压行车制动装置中的从制动气室到制动器部分的综合制动性能的检验,车桥总成根据其产品的生产特点,其制动性能的检测可分为制动效能的在线检测和制动方向稳定性的在线检测2个方面的内容。

制动效能检测项目。

①左、右轮制动初速度(k m・h-1),左轮制动初速度:uL;右轮制动初速度: u R。

②制动气压(MPa),P。

③左、右轮制动力(N),左轮制动力:FL;右轮制动力:F R。

④左、右轮制动时间(s),左轮制动时间:tL;右轮制动时间: t R。

⑤左、右制动距离(m),左轮制动距离:S L;右轮制动距离:SR。

⑥左、右轮制动力和(%),参照国家标准。

⑦左、右轮制动减速度(m・s-2),参考国家标准[1]平均减速度MF DD。

制动方向稳定性检测项目。

①左、右轮制动力差(%),参照国家标准。

②ABS轮速传感器信号(V),电压信号。

对于制动方向稳定性检测中,左、右轮制动力差,G B725822004《机动车运行安全技术条件》中71141112条规定:在制动力增长全过程中同时测得的左、右轮制动力差的最大值,与全过程中测得的该轴左、右轮最大制动力中大者之比,对前桥(前轴)不应大于20%,对后桥(后轴)在轴制动力不小于该轴轴荷的60%时不应大于24%;当后桥(后轴)制动力小于该轴轴荷的60%时,在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷的8%。

而对于ABS轮速传感器信号[2]的采集是将轮速传感器则固定在转向节支架或制动底板上,以间隙的方式对准齿圈,传感器部分相对于车轮或车轴是固定不转动的。

当齿圈随车轮转动时,轮速传感器可以测出齿圈旋转的齿数,产生与车轮转速成比例的交流电压信号并将该信号输送给电子控制器。

电子控制单元(ECU)在接收到轮速传感器传送过来的交流电压信号后,通过运算得出车轮速度、滑移率和车轮的加减速度等参数并根据这些参数对电磁调节阀发出气压调节控制指令,以便对制动压力进行调控。

只要有了车轮转动角速度,其他参数(如车轮转动角和加速度)均可通过计算机计算获得。

2　制动器在线试验台架结构分析制动性能台架试验模拟的惯性负载应该尽量做到与道路整车试验中的惯性负载相同。

因此,桥总成制动性能试验台架就要能够模拟汽车在一定车速下制动时,桥总成分配到的惯性负载所产生的动能被制动器消耗的全过程[3]。

另外,根据桥总成制动性能在线检测的评价指标、桥总成制动器布置的结构特点以及受力状况,试验台架应满足如下要求。

首先应满足负载从两轮边输入的要求。

在整车行驶过程中,前桥总成是被车架传递过来的驱动力驱动前进的,它是被动前进的;而后桥总成则恰恰相反,它将传动系传递的动力传递至两边车轮,再由车轮驱动整车前进,驱动力是由后桥传递到车架的,单就后桥总成来说,它是主动前进的。

但是,汽车制动过程中,对于前后桥总成来说,其受力状况是相同的,制动力均是由地面反力产生,通过前、后桥两边车轮传递给车架,迫使汽车减速停车。

而且,从现场实际生产需要角度考虑,应避开前、后桥总成的被动和主动的受力差异,采用相同的办法使前、后桥总成在试验台架上都能获得检测所需的初始动能,使设备具有更高的柔性[4]。

所以,在模拟汽车制动过程时,应该考虑从车桥的两边车轮施加惯性负载。

其次应满足制动初始条件相同的要求。

对桥总成制动器制动性能检测时,要这主意制动过程中车辆的方向稳定性指标的考核。

在对制动方向稳定性的检测时就要求汽车前桥或后桥总成的制动初始条件要相同,即制动初速度、制动起始时间、制动时两边车轮的加载惯量等参数都要尽可能的相同[5]。

这样就可以在相同的条件下更为有针对性地考核制动器制动过程中的不平衡性,排除一些干扰因素,获得更为可信的检测数据。

因此,在试验台架上模拟汽车制动时的工况时,就要考虑到试验台对这一方面内容的响应[6]。

另外要保证系统的可靠稳定。

由于惯性试验台的基本工作本质就是汽车制动过程中由于惯性产生的冲击负载的真实在线。

而较大的冲击负载就要求台架在结构布置时要充分考虑结构受力的合理性、可靠性。

对称布置的结构可使得台架在整体受力时605安徽农业大学学报2009年表现为更好的刚性,而且内力封闭的结构可以降低对台架基础地基的强度要求。

3　制动器在线试验台设计方案及流程311　试验台性能指标根据被测对象的要求,该试验台所针对的桥总成的汽车空载质量W 0=6800kg,满载质量W a =18000kg,制动力分配比β=2/3,g =918m ・s -1。

车轮滚动半径r =01585m 。

根据G B /T1278021991中613项的规定:旋转部分的修正值取空车质量的7%。

因此,在这里δ=0107。

第1轴与第4轴间的总传动比í=í2í3í4=3。

由于第2、3轴转动惯量较小,在此忽略不计。

经推导,后桥总成飞轮模拟惯量(单端):J L 1=JR 1=21017kg ・m ,据此设计了直径为1050mm ,厚度为226mm 的飞轮,左右各一片,对后桥总成进行惯量加载。

模拟车速在10～20k m ・h -1进行车桥总成的制动检测,制动器室制动气压的大小可以由计算机控制系统设置输入电压信号(0～5V )的大小来控制。

312　制动器在线试验台设计方案根据上述对制动器在线试验台架结构的分析,下面就对桥总成制动器性能试验台架的的设计如图1。

图1所示,试验台整体采用左右对称结构形式。

在试验台的中部设置驱动电机6,驱动电机通过同步带轮副4同中间传动轴5相连接。

在中间传动轴的两端分别设置左(右)电磁离合器6。

电磁离合器通过传动轴同左(右)分动箱3相连。

分动箱把电机动力分为两路:一路通过左(右)第一传动轴9同左(右)惯性飞轮组相连;另一路通过传动轴同左(右)减速箱2相连接。

减速箱的输出端设置左(右)驱动盘8,它将动力传递给被试前桥或后桥总成10的左右轮毂。

4　检测数据的采集及分析411　制动器在线试验台试验过程首先是惯性飞轮储能阶段。

在试验开始时,电磁离合器闭合。

电机驱动中间传动轴带动左、右飞轮旋转;同时,由分动箱分出的动力通过减速箱的传递将动力也传给了被试桥总成的左右轮毂,带动左、右轮毂与惯性飞轮组同步旋转。