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上海啟策動力測試設備有限公司
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是什么影響了測功機使用精準度 |
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底盤測功機是一種在室內不解體檢測汽車底盤輸出功率，用以模擬汽車在實際行駛時的阻力，測定汽車的使用性能以及檢測汽車的技術狀況，診斷汽車故障的設備。
一、底盤測功機的類型 底盤測功機按照轉鼓（滾筒）的數量可分為單轉鼓試驗臺和雙轉鼓試驗臺。單轉鼓試驗臺轉鼓直徑大，為１５００ｍ～２５００ｕｍ〕。車輪支承在單轉鼓上轉動時接近于在平路上的滾動。因此， 試驗精確度高，試驗臺價格高，主要用于科學實驗。雙轉鼓試驗臺轉鼓（又稱滾筒）直徑一般在 １８５ｍ～５００衄，車輪支承在兩個滾筒上轉動就有別于在道路上的滾動，因此降低了試驗精確度。 試驗臺價格低，僅為單轉鼓的幾十分之一。按照電渦流機的冷卻方式可以分為水冷式底盤測功 機和風冷式底盤測功機。按照加載方式和檢測狀態，底盤測功機可分為慣性式和測力式，前者 加載裝置為慣性飛輪，加載量無法精確調整和自動控制，適用于汽車動態動力性檢測；后者有加載測力裝置，可實現動力性穩態檢測，加載裝置通常為電渦流機。按底盤測功機功率吸收裝置類型可分為電渦流式、水力式和電力式。水力式功率吸收裝置的可控性較電渦流式差，電 力式測功機的成本比較高，故一般采用電渦流式功率吸收裝置。 汽車綜合性能檢測站主要用雙滾筒式鍘力式底盤測功機。下面只闡述雙滾筒測力式底盤測 
二、底盤測功機的功能用于汽車綜合性能檢測站的底盤測功機，一般不只是簡單的檢測汽車的輸出功率，而具有滿足其它檢測作業需要的其他功能，主要有：
（１）、汽車動力性測試。模擬汽車運行工況，測定汽車驅動輪驅動力（或牽引力）、輸出功 率、最高車速、加速時間以及相應的特性。
（２）、燃料經濟性和汽車排氣排放污染物測試。模擬汽車運行工況，測定燃油消耗量和排 氣排放污染物（在我國標準中規定，ＡＳＭ工況法所使用的底盤測功機與測功用底盤測功機在結 構上不盡相同）。
（３）、汽車技術狀況檢測、故障診斷。如：模擬汽車運行工況，檢測底盤傳動系阻力、滑 ２Ｒ０ 行距離、滑行時間、車速表和里程表誤差等，診斷發動機故障以及底盤異響與振動、離合器滑 測定汽車驅動輪輸出功率是底盤測功機最基本的功能，而模擬運行工況衍生檢測汽車排氣排放污染物等功能，一般通用底盤測功機均不具有。
三、底盤測功機的檢測原理 在室內檢測汽車底盤的輸出功率，汽車相對地面是靜止不動的，因此必須創造一個使汽車能輸出所具有的動力的運行條件，即底盤測功機 應有一種活動路面，使汽車能產生相對運動，同 時還能制造行駛阻力，以平衡、吸收汽車輸出的動力。這樣底盤測功機的基本構成應有：模擬路面的滾筒系統，模擬行駛阻力的加載系統和測量、控制系統。 檢測時，被測汽車驅動輪３支承在雙滾筒上，驅動輪３帶動滾筒轉動，滾筒就相當于活動路面，使汽車產生相對行駛。與滾筒串接的加載裝置用定子５對其轉子４施加制動作用，進行加載，增加滾筒轉動的阻力。汽車驅動輪為帶 動滾筒轉動必須輸出相應的動力以克服滾筒轉動的阻力（即汽車行駛阻力）。 這樣就可根據檢測的需要調節、控制汽車的運行阻力。汽車等速運轉時，驅動輪輸出的動 力與滾筒系統的轉動阻力平衡。汽車加速、滑行時的慣性阻力由與滾筒串接的飛輪組２的轉動 慣量模擬。驅動輪的轉速（車速）由測速傳動器測取。 加載裝置的定子５對轉予４進行加載的同時，也受到大小相等、方向相反的力矩作用，此 反力矩使定子繞其軸擺動并經一定長度的桿臂傳給測力傳感器６，測量裝置便將測定的力矩及 車輪相應的轉速換算為驅動輪的輸出功率或驅動力。 加載裝置所吸收的功率、力矩和轉速之間的關系如下： Ｐ＝１／９５５０ Ｆ－Ｌ ｎ＝１／９５５０ ｎ，ｋＷ式中：Ｐ一加載裝置所吸收的功率，ｋｗ； Ｆ一測得的作用于定子的反力，Ｎ： Ｌ一測力臂長度，ｍ； Ｍ一加載裝置吸收的力矩，Ｎ ｎ一滾筒轉速，ｒ／ｍｉｎ控制系統按照檢測的需要，根據測力和測速傳感器反饋的信息，向加載裝置發出增減滾筒 ２Ｒ１ 系統轉動阻力的指令（即增減汽車行駛阻力），以調節和控制汽車驅動輪輸出的功率，進而實現運行工況的模擬。
四、影響底盤測功機測試精度的因素:
１、檢測工況的控制精度對汽車底盤輸出功率測試精度的影響發動機節氣門位置一定時，車速與發動機轉速是對應的，而發動機轉速與發動機輸出功 率對應，一種發動機轉速對應的是單一的、確定的輸出功率，這樣驅動輪輸出功率便隨檢測 車速而異。車速偏離要求（設定）車速，就導致驅動輪輸出功率的偏差，同樣會引起動力性 檢測的誤差。為保證檢測結果的準確性，恒速控制誤差應不大于０．２ｋｍ／ｈ，恒扭矩控制誤 差應不大于４－１％Ｆ．Ｓ，恒電流控制誤差應不大于０．５％。此外，在底盤測功機的顯示屏上應同 時顯示設定檢測車速和實際檢測車速，以供檢測人員評判檢測結果的可靠性。 檢測車速偏離要求車速的現象在低速時尤為明顯，有的底盤測功機甚至在檢測車速小于 ４０ｋｍ／ｈ時就不能穩定工作，而４０ｋｍ／ｈ左右的車速多是中型車最大（額定）轉矩檢測工況的檢測車速。產生這種現象的原因，除底盤測功機控制系統軟、硬件外，所用加載的電渦流機低速區的加載特性與被檢汽車匹配不當也是重要的因素。
２、底盤測功機內阻的功率損耗對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 底盤測功機的內阻是指底盤測功機傳動系在傳遞動力時存在的阻力，它主要是由各動配合副 （包括支承軸承、連軸器、升速器等）在相對運動中存在機械摩擦引起的機械阻力構成。機械阻 力（Ｆ）一般為定值，不受配合副相對運動速度（ｖ）的影響，故Ｆｖ即為克服底盤測功機運動機 件機械阻力所消耗的功率。底盤測功機機械阻力的大小主要取決于傳動系的結構和產品的制造工 藝水平，只要生產廠的制造工藝穩定，其內阻應穩定在一定的范圍內，生產廠應將這一范圍內的 均值內阻告之用戶，以便用戶對檢測結果進行修正。如不進行修正，則會導致對檢測結果誤判。 用倒拖方法可以測出不同車速下底盤測功機的機械阻力所消耗的功率（不含升速器的機 械損耗），如圖２所示。 Ｐ機械阻 圖２底盤測功機內阻所消耗的功率與車速的關系 ２８２ 由于臺架阻力消耗了汽車部分驅動力功率，在檢測汽車底盤輸出功率時，必須計入機械阻力所消耗的功率。 另外，時期有些底盤測功機在滾筒與功率吸收裝置間安裝有升速器，要求升速器外殼必 須是浮動的，并安裝拉壓傳感器以檢測傳動扭矩。由于升速器的攪油損失和機械損失不僅與 加注潤滑油量的多少有關，而且還隨溫度的變化而變化，液力阻力的大小還與齒輪副的運動速度密切相關，使臺架機械損失難以測得，增大了檢測誤差。
３、風冷式電渦流機對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 圖３風冷渦流機恒速工作時最大制動力矩隨時間變化的關系風冷式電渦流測功機是靠做成風扇狀的轉子散 熱，當轉子轉動時，冷卻風扇自身將消耗一定的驅動功率，且與轉子速度的三次方成正比，檢測車速越高， 風冷電渦流機功率消耗就越大，而底盤測功機測得的 功率中卻未包含測功機自身散熱所消耗的功率。因此，當底盤測功機安裝有風冷式電渦流功率吸收裝置 時，必須給出風扇消耗功率與轉子轉速（或車速）的 數學模型，以便計入底盤輸出功率中。如果不計冷卻 風扇所消耗的功率，那么底盤測功機的檢測準確度就 毫無意義了。此外，風冷式電渦流測功機不能測量較 大的持續功率。如，有的國產底盤測功機采用的西班 牙弗雷納薩公司生產的Ｆ１６—１６０ＥＬＣ－ＬＣＷ型風冷式電渦流機的最大制動力矩隨著工作時間的延 續顯著下降。渦流器以６００ｒ／ｍＪｎ的轉速連續工作１２ｍｉｎ的最大制動力矩只有初始值的４０％（圖 ３），渦流機連續工作的轉速越高，最大制動力矩下降值就越大。一般風冷式電渦流測功機持續 測功的能力只有冷態的１／４—１／６。如美國如系列底盤測功機采用的ＭＤＣＣｌ００系列的風冷電渦 流測功機冷態最大吸收功率４１１ｋＷ，持續最大吸收功率僅６９ｋＷ。有的底盤測功機產品樣本只提 供加載裝置的最大吸收功率，而不標明加載裝置的形式和規格，這就有誤導用戶之嫌。有的采 用風冷電渦流器的國外底盤測功機在銘牌上明確標示測功機連續工作不應超過１２ｍｉｎ。由于汽 車綜合性能檢測站單車測功時間很短，因此在檢測頻率不高時，風冷式底盤測功機性能穩定： 頻率很高時應注意讓電渦流機充分冷卻，否則會影響檢測精度。
４、車輪滾動阻力對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 眾所周知，底盤測功機測得的驅動輪輸出功率不含檢測時的車輪滾動阻力消耗的功率，而 這一部分的功率消耗取決于底盤測功機的結構和性能、輪胎的構造、材料、氣壓等。同一輛汽 ２８３ 車在不同型號的底盤測功機上，在同一檢測工況下測得的驅動輪輸出功率將不相同。這種不一 致能造成誤判，從而使動力性檢測失去公正性和權威性。所以，對其影響因素分析是必要的， 具體分析如下： （１）安置角對車輪滾動阻力的影響 動力性檢測時，汽車車輪以兩點弧線相接支承在滾筒上，車輪承受靜態支承反力的分布取 決于車輪在滾筒上安置角（ｎ＝ａｒｃｓｉｎＬ／（Ｄ＋ｄ），即車輪與滾筒接觸點的切線方向與水平方向 的夾角），顯然安置角（ｎ）的大小由滾筒直徑（ｄ）、兩滾筒軸距（Ｌ）和車輪直徑（Ｄ）（輪胎 規格）確定。滾筒中心距Ｌ是指底盤測功機前后兩排滾筒支承軸線之間的距離，隨著滾筒中心 矩的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支承力也隨之增大，這樣將導致車輛 在測功機臺架上運行滾動阻力增大。 通常同一型號底盤測功機的Ｌ、ｄ值都是固定不變的，這樣同一型號底盤測功機用于不同 規格車輪時，安置角各不相同，車輪與滾筒的接觸狀況差異明顯，輪胎的變形阻力和摩擦阻力 因此而異。同規格輪胎在不同型號底盤測功機上的安置角，因滾筒直徑（ｄ）和滾筒軸距（Ｌ） 差別，也明顯不回。同型號同一輛汽車在不同型號底盤測功機上檢測動力性時，由于安置角的 明顯差別，使輪胎的變形阻力和摩擦阻力完全不同，克服車輪滾動阻力消耗的功率也就有多有 少，從而導致同一輛汽車在不同型號底盤測功機上可測得大小不同的驅動輪輸出功率。 （２）滾筒直徑、表面狀況對車輪滾動阻力的影響 不同型號的底盤測功機，即使車輪安置角相同，由于滾筒直徑不同，車輪在滾筒上的滾動 阻力也明顯不同。因為車輪與滾筒接觸面的大小取決于滾筒直徑。滾筒直徑減小，滾筒曲率就 增大，車輪滾動的遲滯損耗都將因此增大，車輪滾動阻力便隨之增大，輪胎的溫升也隨之增大。 滾簡直徑對在其上滾動的車輪的滾動阻力有著相當大的影響。為減小滾筒直徑對車輪滾動阻力 的影響，ｄ值是越大越好。國外早已有滾筒直徑為５００岫的雙滾筒式底盤測功機，但ｄ值過大， 將增加滾筒的加工難度，此外在線速度相等的狀況下，滾筒轉速將隨其直徑增大而降低，增加 了底盤測功機匹配電渦流機的難度。 在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運轉就越平穩，當車速一定時 滾動阻力系數的波動范圍就越小，故滾動阻力系數隨滾筒加工精度的提高而減小。 國內在用的底盤測功機滾筒表面有兩種，一種是常見的光滾筒即表面為經處理的滾筒；另 一種是滾筒表面噴涂有耐磨硬質合金。前者由于滾筒表面較光滑，其附著系數約為０．５，汽車 車輪在行走時，除滾動阻力外還有滑拖現象。后者采用表面噴涂技術，將滾筒表面的附著系數 提高到０．８左右，接近于一般路面的附著系數，則可避免滑拖現象。 ２Ｒ４ （３）輪胎氣壓對滾動阻力系數的影響 車輪滾動時，輪胎與滾筒的接觸區域產生法向、切向的相互作用力以及相應的輪胎和支承 面的相對剛度確定了變形的特點。當彈性輪胎在硬質的鋼制光滾筒上滾動時，輪胎的變形是主 要的，此時由于輪胎內部摩擦產生彈性遲滯損失，是輪胎變形時對它做的功不能全部收回，此 能量消耗在輪胎各組成部分間摩擦及橡膠、簾線等物質的分子間的摩擦，最后轉化成熱能而消 失在大氣中。這種損失即為彈性物質的遲滯損失。 輪胎氣壓對滾動阻力系數影響很大，氣壓低時在硬質滾筒上輪胎變形大，滾動時遲滯損失增加，為了減少該項所引起的檢測誤差，要求在動力性檢測前必須將輪胎氣壓充至標準氣壓。
５、飛輪組的數量對動態檢測精度的影響 汽車在道路上行駛時，汽車本身就具有一定的慣性，即汽車的動能。汽車在底盤測功機滾筒上是相對靜止的，不具有平動（移）動能。檢測時汽車驅動輪帶動滾筒系統旋轉，由于系統轉動慣量小于汽車的平動質量，加速時不足以產生與汽車在道路上行駛的加速阻力，減速時，又不具有汽車在道路行駛的動能。為模擬汽車在非穩定工況運行時的阻力，進行非穩定工況的性 能測試，如加速性能、滑行性能等，渦流機式底盤測功機必須配置模擬汽車質量的裝置，通常 是配用機械式的轉動慣量裝置，即飛輪。飛輪轉動慣量是相當于汽車平動（移）時的質量。確定 的飛輪轉動慣量只適應于質量和車輪相同的同一車型汽車。車型不同，汽車的質量和車輪規格 也不同。底盤測功機若要檢測不同車型的汽車，就必須按車型配備飛輪，這在機械上顯然是難 以做到，也不可取。 為簡化結構，底盤測功機配置飛輪的基本原則是根據底盤測功機需要檢測的各車型系列汽車的質量范圍（Ｉｎｍ。。～ｍ帕；）及保證確定的檢測精確度所允許的最大模擬質基誤差氨），配置盡可 能少的飛輪。根據皿｜。ｍ。及珂０確定不同轉動慣量的飛輪數，并使各個飛輪能組合成若干個慣 量級，以模擬給定的汽車質量范圍內的各種車型汽車的質量，且模擬誤差均不大于嘶。如，德 國申克５００系列底盤測功機裝有６個飛輪，可匹配級差為平動質量５６ｋｇ的３２級轉動慣量（３２ 級的汽車平動質量）。顯然測功機匹配的慣量級數越多，量程就越大，就能更準確的模擬汽車 行駛的動能；而沒有飛輪的測功機就只能測定穩定工況下的汽車性能，其功能就差多了；只有一個飛輪的測功機也只能匹配成兩級慣量，其量程小、適應車型少。 目前由于對汽車臺架的慣量沒有制定相應的標準，因而國產底盤測功機所裝配的慣性飛輪的個數不同，且飛輪慣量的大小也不同，飛輪的個數越多，則檢測精度越高。
６、底盤測功機車型庫不完備對測試結果的影響汽車綜合性能檢測站使用底盤測功機對汽車動力性、滑行性能等項目進行檢測。檢測結果 ２８Ｓ 的評判與車型參數密切相關。目前使用中的底盤測功機不少車型參數庫不完備，對新增車型不能及時提供技術支持，有的雖有車型參數庫但不能根據車型參數自動選擇評價標準，完全依賴用戶自身的技術素質來使用設備，這給技術水平不高的檢測站在使用上造成極大不便。這些檢 測站如果不能根據車型參數選擇相應的檢測標準，則檢測結果無論怎么準確都毫無意義。
綜上所述，在使用底盤測功機進行檢測時，應充分考慮到各種影響檢測結果的因素，使檢測結果更具公正性、科學性、準確性和權威性，更好地為道路運輸業提供優質檢測服務。 |
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