3-5汽车制动性能检测设备与检测方法.docx

3-5 汽车制动性能检测设备与检测方法导入课：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。进展课：一、反力式滚筒制动检验台的工作原理与构造1、反力式滚筒制动检验台的构造反力式滚筒制动检验台的构造简图如图 1 所示。它由构造完全一样的左右两套对称的车轮制动力测试单元和一套指示、把握装置组成。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 1 反力式制动检验台构造简图(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 2×0.72×2.2kW；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 2×32×11kW。减速器的作用是减速增扭，其减速比依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 40100r/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，一般承受两级齿轮减速或一级蜗轮蜗杆减速与一级齿轮减速。10理论分析与试验说明，滚筒外表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，推举使用滚筒外表线速度为 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，滚筒外表都进展了相应加工与处理，目前承受较多的有以下 5 种： 开有纵向浅槽的金属滚筒。在滚筒外圆外表沿轴向开有假设干间隔均匀、有确定深度的沟 槽。这种滚筒外表附着系数最高可达 0.65。当外表磨损且沾有油、水时附着系数将急剧下降。为改进附着条件有的制动台外表进一步作拉花和喷涂处理，附着系数可达 0.75 以上。 外表粘有熔烧铝矾土砂粒的金属滚筒。这种滚筒外表无论干或湿时其附着系数可达 0.8 以上。 外表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。这种滚筒外表的时候其附着系数可达 0.9 以上，其耐磨性也较好。 高硅合金铸铁滚筒。这种滚筒外表带槽、耐磨，附着系数可达 0.70.8，价格廉价。 外表带有特别水泥掩盖层的滚筒。这种滚筒比金属滚筒外表耐磨。外表附着系数可达 0.7 0.8。但外表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 与车轮之间的附着状况，增加测试车速，使检测过程更接近实际制动状况。但必需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，才能保证适宜的安置角。这样使检验台构造尺寸相应增大，制造要求提高。依据实际检测的需要，推举使用直径为 245mm 左右的制动台。有的滚筒制动检验台在主、从动滚筒之间设置始终径较小，既可自转又可上下摇摆的第三滚 筒，寻常由弹簧使其保持在最高位置。而在很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，并与其保持牢靠接触。把握装置通过转速传感器即可获知被测车轮的转动状况。当被检车轮制动，转速下降至接近抱死时，把握装置依据转速传感器送出的相应电信号计算滑移率到达确定值如 25时使驱动电动机停顿转动，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。但依靠第三滚筒把握自动停机绝非唯一或最正确的方法，目前也已有其它方法消灭。(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、电动机枢轴轴线摇摆。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、把握装置。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承受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外表制动力的关系为：滚筒外表制动力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外表制动力的关系为：滚筒外表制动力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、举升平板和把握开关等组成。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) 指示与把握装置目前制动试验台把握装置大多数承受电子式。为提高自动化与智能化程度，有的把握装置中配置计算机。指示装置有指针式和数字显示式两种。带计算机的把握装置多配置数字显示器，但也有配置指针式指示仪表的。2、反力式滚筒制动试验台的工作原理进展车轮制动力检测时，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头减速旋转。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抑制制动器摩擦力矩，维持车轮连续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒外表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摇摆如图 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 AD 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 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，还必需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。GB75282023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需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、把握装置发出一个“开关”信号，开头时间计数，直至制动力与轴荷之比到达标准规定值的 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，承受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， 还无法进展准确的测试。主要缘由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/h20km/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，只能相当于对一般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。这是由于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。二、平板式制动试验台1. 根本构造平板式制动试验台构造如图 3 所示。是一种型的制动检测设备，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。这种试验台构造比较简洁，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。这种试验台构造简洁 、运动件少、 用电量少、日常维护工作量小，提高了工作牢靠性。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构造、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，较简洁将制动试验台与轮重仪、侧滑仪组合在一起，使车辆测试便利且效率高。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。图 3 平板式制动试验台构造图2. 根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，削减制动时后轴车轮侧滑和汽车甩尾，前轴制动力一般占 5070%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，使前轴制动力可到达静态轴重的 140%, 上述制动特性只有在道路试验时才能表达，在滚筒反力式检验台上，由于受设备构造和检验方法的限制，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其次定理 “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 510km/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 4图 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。车轴驶上台板后实施制动，此时前轴由于轴荷前移而制动力见图 5(a)与轴荷均快速增加，同时后轴轴荷削减， 制动增长相对前轴较小；前轴轴荷到达最大后，前桥向上反弹，轴荷减小，后桥轴荷增加；经几个周期振荡后前后桥轴荷处于稳定见图 5(b)。图 5 平板式制动试验台检测过程曲线四、反力式滚筒制动检验台指标计算过程分析承受滚筒反力式制动检验台时，制动检验台的电气系统应能分别把握左右两组滚筒停机以测得左、右车轮的最大制动力。行车制开工程包括车轮阻滞因数、轴最大制动因数、轴最大制动不平衡率、轴协调时间、整车制动因数等指标。驻车制开工程只有驻车制动因数一个指标。松开车辆制动器，启动制动电机并带动车轮转动 2 秒后，经受从 t0t1 时间测取车轮阻力；到t1 时刻踩下制动踏板，到 t2 时刻抑制踏板自由行程后制动力上升直至最高点后趋于稳定； 到 t6 时刻松开制动器，至制动完全释放。在制动过程中，t3 为轴制动力到达规定值前轴制动因素 60 的 75时刻，即轴制动力到达轴重的 45协调时间终点时刻；t4 为制动过程中左右制动力差到达最大的时刻；t5 为左右制动合力到达最大的时刻见图 6。图 6 制动过程曲线示意图实线表示左制动，虚线表示右制动1. 车轮阻滞率(1) 车轮阻滞力: 在制动器完全松开的状况下，车轮转动不少于 5 秒区间内，所测得的车轮转动阻力的均值称为车轮阻滞力。(2) 车轮阻滞率: 车轮阻滞力与该轴静态轴荷的百分比值称为车轮阻滞率。2. 制动限定踏板力指 GB7258-2023 规定的测量制动力时的制动踏板力限定值。汽车空载检测：乘用车 400N； 其它机动车450N。两轮、边三轮摩托车和轻松摩托车检验时，踏板力 400N；手握力250N； 农用运输车、正三轮摩托车和运输用拖拉机检验时，踏板力600N。3. 轴制动率(1) 轴最大制动力: 在单轴制动过程的踏板力不超过制动限定踏板力的区域中，左右轮各自最大制动力之和称为轴最大制动力。对气压制动车辆，不计入制动限定踏板力的约束。(2) 轴最大制动率: 轴最大制动力与该轴静态轴荷之百分比值称为轴最大制动率。(3) 用平板制动检验台检测时的轴制动率：轴最大制动力与该轴轴荷之百分比值称为轴制动 率。对乘用车轴荷取左、右轮制动力最大时刻所分别对应的左、右轮荷之和，对其他机动车轴荷取该轴静态轴荷。4. 轴最大制动不平衡率在单轴测试过程中，以同轴左、右轮任一车轮产生抱死滑移或左、右轮两个车轮均到达最大 制动力时为取值终点，取制动力增长过程中测得的同时刻左右轮制动力差最大值为左右车轮制动力差的最大值，用该值除以左、右车轮最大制动力中的大值或静态轴荷，得到左右轮制动力差最大值百分比。5. 轴协调时间(1) 协调时间始点 : 在轴制动过程中，制动踏板力到达某一限值后如8N的第一时刻。GB75282023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。(2) 协调时间终点: 在前轴制动过程中，同时刻左右轮制动合力力到达静轴重的 45的第一时刻。当制动器效能缺乏时，可能无此协调时间终点。在除前轴外的其它轴制动过程中，左右轮同一时刻制动合力与静轴重之比到达最大轴制动因数大于 60%时以 60%计算的 75%的第一时刻。(3) 协调时间: 在轴制动过程中，协调时间始点到协调时间终点的时间称为轴协调时间。当协调时间终点不存在时，则判定为不合格。6. 整车制动率(1) 整车制动力: 指受检车辆全部轴的轴最大制动力之和。(2) 整车制动率: 整车制动力与整车静态重量之比值称为整车制动率。7. 驻车制动率(1) 最大驻车制动力: 在驻车制动全过程中，左右轮各自驻车轴制动力最大值的之和称为最大驻车制动力。(2) 驻车制动率: 最大驻车制动力与整车静态重量之百分比值称为驻车制动率。五、制动数据分析造成制动数据不合格的因素很多，主要有以下几个方面：1. 各车轮制动力均偏低：主要缘由为制动踏板自由行程太大，制动液中有空气或制动液变质，制动主缸故障，真空助力器或液压助力系统有故障。2. 同制动回路两车轮制动力均偏小：该回路中有空气或分泵或管路漏油，也有可能总泵中相应主腔密封不良。3. 单个车轮制动力偏小：该车轮制动器有故障。4. 假设后轴车轮均存在制动力偏小，可能是感载比例阀故障，也可能是制动力安排系统设计原因。5. 制动力平衡不合格的缘由：除以上 2、3、缘由外，两侧制动器间隙不全都、轮毂失圆、轮胎花纹、磨损程度、气压不全都也是缘由之一。6. 各车轮阻滞力都超限的主要缘由：制动主缸卡滞；制动踏板自由行程调整不当；制动踏板传动机构卡滞；由于加了错误型号的制动液造成制动缸内皮碗膨胀卡滞。7. 个别车轮阻滞力超限缘由：制动轮缸回位不良；车轮制动器间隙调整过小；制动蹄回位弹簧故障；驻车制动机构卡滞。8. 各车轮制动协调时间过长的缘由：制动踏板自由行程过大；车轮制动器间隙过大。9. 驻车制动不合格缘由：驻车制动调整不良；驻车制动机构因长期不用造成锈蚀卡滞。第三节 制动检验台计量检定规程技术要求与设备保养一、JJG906-96 滚筒反力式制动检验台检定规程1. 外观及性能(1) 制动台应有清楚的铭牌,标明型号、名称、制造厂名、出厂日期、出厂编号、额定载荷。(2) 各操纵件如开关、按钮及插座、接线端子等应有明显的文字或符号标志，符号标志应符合有关标准的规定；操纵件的操作应灵敏、牢靠、无松动或卡滞等现象。(3) 仪表显示清楚，无影响读数的缺陷,数字式显示应在 5s 内稳定，示值保存时间不少于 8s 。指针式仪表指针回转应平稳，不应有跳动、卡住和阻滞现象。(4) 组成制动台的各另部件应完整无缺、安装正确、连接定位牢靠。运动件运动灵敏、平稳、无卡滞现象。(5) 制动滚筒外表不得有损伤轮胎及影响测量的缺陷。2. 零值误差和零点漂移(1) 零值误差不应超过±0.1(F.S)。(2) 数显式制动台 30min 的零点漂移不应超过 0.1 (F.S)。3示值误差(1) 制动力不大于 4(F.S)的:不超过±0.4(F.S)。(2) 制动力大于 4(F.S)的:不超过±5 。(3) 左右制动力示值间差：制动力不大于 4 (F.S)的:不超过 5 ；制动力大于 4(F.S)的:不超过 3 。4. 自动关机时第三滚筒线速度带有第三滚筒的制动台，其第三滚筒在自动关机时的线速度值应为主滚筒线速度值的70- 90 。5. 滚筒外表当量附着系数满足确定要求的车轮制动时，最大制动力与车轮荷之比值商定为滚筒外表当量附着系数，应不低于 0.65 。二、 设备保养与留意事项1. 轴重大于试验台允许范围的汽车，请勿开上试验台。2. 不要在试验台上面进展车辆修理保养工作。3. 不应让油水、灰尘或泥沙等进入试验台。4. 要进展定期的润滑、清洁。5. 应定期检查减速箱中油面凹凸。6. 定期对气路的水过滤器放水，并对油雾器加油，调整气泵压力不得超过 0.8MPa或按说明书规定，电机供电电压应在额定电压值的±10范围内。7. 检查各轴承座及其它关键部位螺丝是否松动并拧紧。三、常见故障分析1. 静态零点漂移超标在空台面时显示仪表零点漂移超标其主要缘由及检查方法为：（1） 假设左右制动漂移均超标，应检查电源工作是否正常，屏蔽、接地是否良好，显示仪表端A/D 通道的信号调理及转换有无问题。假设单侧有问题可互换显示仪表端 A/D 接线通道，推断 A/D 信号调理及转换有无问题。（2） 确认显示仪表端无问题，则更换放大器，检查是否放大器工作不稳定所致。（3） 假设更换放大器后零点漂移仍超标，则可左右互换传感器检查是否传感器工作不正常。2. 标定非线性导致示值误差超标标定时加载不同的力，显示仪表示值与加载力关系非线性导致某些标定检查点示值误差超标， 其主要缘由及检查方法为：（1） 检查标定力臂及制动测力臂传力是否受阻，传感器安装接触部位是否变形。（2） 检查是否有已损坏的传感器。3. 检测时易伤轮胎大滚筒高速反力式滚筒制动试验台，因它的滚筒转速较高及外表附着系数大，在滚筒上实施制动时对轮胎的损伤较大。系统的自动停机把握装置应能在实施制动并且车轮减速滑移到滑移率为10%30%之间的适宜时刻准时停机。停机过早无法测取最大制动力，停机太晚会损伤轮胎。检验员在踩死制动踏板后应准时松开，避开停机不准时对轮胎造成损失。复习思考题1. 汽车制动性能的评价指标有那些？2. 在反力式滚筒试验台上测制动力时，车轮处于滚动状态与处于抱死状态时，测量的制动力有何区分？为保证检测的准确可实行那些措施？3. 有的制动试验台设置第三滚筒的目的是什么？4. 滚筒外表为什么要经过特别加工？滚筒外表磨损过渡对所测制动力值有何影响？5. 平板式制动试验台的重复性好坏取决于哪些因素？6GB7258-2023 对制动平衡是怎么要求的? 对协调时间，GB7258-2023 和 GB185652023 在要求上有什么区分？