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上海启策动力测试设备有限公司
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(cegongji就是测功机的拼音)
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是什么影响了测功机使用精准度 |
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底盘测功机是一种在室内不解体检测汽车底盘输出功率，用以模拟汽车在实际行驶时的阻力，测定汽车的使用性能以及检测汽车的技术状况，诊断汽车故障的设备。
一、底盘测功机的类型 底盘测功机按照转鼓（滚筒）的数量可分为单转鼓试验台和双转鼓试验台。单转鼓试验台转鼓直径大，为１５００ｍ～２５００ｕｍ〕。车轮支承在单转鼓上转动时接近于在平路上的滚动。因此， 试验精确度高，试验台价格高，主要用于科学实验。双转鼓试验台转鼓（又称滚筒）直径一般在 １８５ｍ～５００衄，车轮支承在两个滚筒上转动就有别于在道路上的滚动，因此降低了试验精确度。 试验台价格低，仅为单转鼓的几十分之一。按照电涡流机的冷却方式可以分为水冷式底盘测功 机和风冷式底盘测功机。按照加载方式和检测状态，底盘测功机可分为惯性式和测力式，前者 加载装置为惯性飞轮，加载量无法精确调整和自动控制，适用于汽车动态动力性检测；后者有加载测力装置，可实现动力性稳态检测，加载装置通常为电涡流机。按底盘测功机功率吸收装置类型可分为电涡流式、水力式和电力式。水力式功率吸收装置的可控性较电涡流式差，电 力式测功机的成本比较高，故一般采用电涡流式功率吸收装置。 汽车综合性能检测站主要用双滚筒式铡力式底盘测功机。下面只阐述双滚筒测力式底盘测 
二、底盘测功机的功能用于汽车综合性能检测站的底盘测功机，一般不只是简单的检测汽车的输出功率，而具有满足其它检测作业需要的其他功能，主要有：
（１）、汽车动力性测试。模拟汽车运行工况，测定汽车驱动轮驱动力（或牵引力）、输出功 率、最高车速、加速时间以及相应的特性。
（２）、燃料经济性和汽车排气排放污染物测试。模拟汽车运行工况，测定燃油消耗量和排 气排放污染物（在我国标准中规定，ＡＳＭ工况法所使用的底盘测功机与测功用底盘测功机在结 构上不尽相同）。
（３）、汽车技术状况检测、故障诊断。如：模拟汽车运行工况，检测底盘传动系阻力、滑 ２Ｒ０ 行距离、滑行时间、车速表和里程表误差等，诊断发动机故障以及底盘异响与振动、离合器滑 测定汽车驱动轮输出功率是底盘测功机最基本的功能，而模拟运行工况衍生检测汽车排气排放污染物等功能，一般通用底盘测功机均不具有。
三、底盘测功机的检测原理 在室内检测汽车底盘的输出功率，汽车相对地面是静止不动的，因此必须创造一个使汽车能输出所具有的动力的运行条件，即底盘测功机 应有一种活动路面，使汽车能产生相对运动，同 时还能制造行驶阻力，以平衡、吸收汽车输出的动力。这样底盘测功机的基本构成应有：模拟路面的滚筒系统，模拟行驶阻力的加载系统和测量、控制系统。 检测时，被测汽车驱动轮３支承在双滚筒上，驱动轮３带动滚筒转动，滚筒就相当于活动路面，使汽车产生相对行驶。与滚筒串接的加载装置用定子５对其转子４施加制动作用，进行加载，增加滚筒转动的阻力。汽车驱动轮为带 动滚筒转动必须输出相应的动力以克服滚筒转动的阻力（即汽车行驶阻力）。 这样就可根据检测的需要调节、控制汽车的运行阻力。汽车等速运转时，驱动轮输出的动 力与滚筒系统的转动阻力平衡。汽车加速、滑行时的惯性阻力由与滚筒串接的飞轮组２的转动 惯量模拟。驱动轮的转速（车速）由测速传动器测取。 加载装置的定子５对转予４进行加载的同时，也受到大小相等、方向相反的力矩作用，此 反力矩使定子绕其轴摆动并经一定长度的杆臂传给测力传感器６，测量装置便将测定的力矩及 车轮相应的转速换算为驱动轮的输出功率或驱动力。 加载装置所吸收的功率、力矩和转速之间的关系如下： Ｐ＝１／９５５０ Ｆ－Ｌ ｎ＝１／９５５０ ｎ，ｋＷ式中：Ｐ一加载装置所吸收的功率，ｋｗ； Ｆ一测得的作用于定子的反力，Ｎ： Ｌ一测力臂长度，ｍ； Ｍ一加载装置吸收的力矩，Ｎ ｎ一滚筒转速，ｒ／ｍｉｎ控制系统按照检测的需要，根据测力和测速传感器反馈的信息，向加载装置发出增减滚筒 ２Ｒ１ 系统转动阻力的指令（即增减汽车行驶阻力），以调节和控制汽车驱动轮输出的功率，进而实现运行工况的模拟。
四、影响底盘测功机测试精度的因素:
１、检测工况的控制精度对汽车底盘输出功率测试精度的影响发动机节气门位置一定时，车速与发动机转速是对应的，而发动机转速与发动机输出功 率对应，一种发动机转速对应的是单一的、确定的输出功率，这样驱动轮输出功率便随检测 车速而异。车速偏离要求（设定）车速，就导致驱动轮输出功率的偏差，同样会引起动力性 检测的误差。为保证检测结果的准确性，恒速控制误差应不大于０．２ｋｍ／ｈ，恒扭矩控制误 差应不大于４－１％Ｆ．Ｓ，恒电流控制误差应不大于０．５％。此外，在底盘测功机的显示屏上应同 时显示设定检测车速和实际检测车速，以供检测人员评判检测结果的可靠性。 检测车速偏离要求车速的现象在低速时尤为明显，有的底盘测功机甚至在检测车速小于 ４０ｋｍ／ｈ时就不能稳定工作，而４０ｋｍ／ｈ左右的车速多是中型车最大（额定）转矩检测工况的检测车速。产生这种现象的原因，除底盘测功机控制系统软、硬件外，所用加载的电涡流机低速区的加载特性与被检汽车匹配不当也是重要的因素。
２、底盘测功机内阻的功率损耗对汽车底盘输出功率测试精度的影响 底盘测功机的内阻是指底盘测功机传动系在传递动力时存在的阻力，它主要是由各动配合副 （包括支承轴承、连轴器、升速器等）在相对运动中存在机械摩擦引起的机械阻力构成。机械阻 力（Ｆ）一般为定值，不受配合副相对运动速度（ｖ）的影响，故Ｆｖ即为克服底盘测功机运动机 件机械阻力所消耗的功率。底盘测功机机械阻力的大小主要取决于传动系的结构和产品的制造工 艺水平，只要生产厂的制造工艺稳定，其内阻应稳定在一定的范围内，生产厂应将这一范围内的 均值内阻告之用户，以便用户对检测结果进行修正。如不进行修正，则会导致对检测结果误判。 用倒拖方法可以测出不同车速下底盘测功机的机械阻力所消耗的功率（不含升速器的机 械损耗），如图２所示。 Ｐ机械阻 图２底盘测功机内阻所消耗的功率与车速的关系 ２８２ 由于台架阻力消耗了汽车部分驱动力功率，在检测汽车底盘输出功率时，必须计入机械阻力所消耗的功率。 另外，时期有些底盘测功机在滚筒与功率吸收装置间安装有升速器，要求升速器外壳必 须是浮动的，并安装拉压传感器以检测传动扭矩。由于升速器的搅油损失和机械损失不仅与 加注润滑油量的多少有关，而且还随温度的变化而变化，液力阻力的大小还与齿轮副的运动速度密切相关，使台架机械损失难以测得，增大了检测误差。
３、风冷式电涡流机对汽车底盘输出功率测试精度的影响 图３风冷涡流机恒速工作时最大制动力矩随时间变化的关系风冷式电涡流测功机是靠做成风扇状的转子散 热，当转子转动时，冷却风扇自身将消耗一定的驱动功率，且与转子速度的三次方成正比，检测车速越高， 风冷电涡流机功率消耗就越大，而底盘测功机测得的 功率中却未包含测功机自身散热所消耗的功率。因此，当底盘测功机安装有风冷式电涡流功率吸收装置 时，必须给出风扇消耗功率与转子转速（或车速）的 数学模型，以便计入底盘输出功率中。如果不计冷却 风扇所消耗的功率，那么底盘测功机的检测准确度就 毫无意义了。此外，风冷式电涡流测功机不能测量较 大的持续功率。如，有的国产底盘测功机采用的西班 牙弗雷纳萨公司生产的Ｆ１６—１６０ＥＬＣ－ＬＣＷ型风冷式电涡流机的最大制动力矩随着工作时间的延 续显著下降。涡流器以６００ｒ／ｍＪｎ的转速连续工作１２ｍｉｎ的最大制动力矩只有初始值的４０％（图 ３），涡流机连续工作的转速越高，最大制动力矩下降值就越大。一般风冷式电涡流测功机持续 测功的能力只有冷态的１／４—１／６。如美国如系列底盘测功机采用的ＭＤＣＣｌ００系列的风冷电涡 流测功机冷态最大吸收功率４１１ｋＷ，持续最大吸收功率仅６９ｋＷ。有的底盘测功机产品样本只提 供加载装置的最大吸收功率，而不标明加载装置的形式和规格，这就有误导用户之嫌。有的采 用风冷电涡流器的国外底盘测功机在铭牌上明确标示测功机连续工作不应超过１２ｍｉｎ。由于汽 车综合性能检测站单车测功时间很短，因此在检测频率不高时，风冷式底盘测功机性能稳定： 频率很高时应注意让电涡流机充分冷却，否则会影响检测精度。
４、车轮滚动阻力对汽车底盘输出功率测试精度的影响 众所周知，底盘测功机测得的驱动轮输出功率不含检测时的车轮滚动阻力消耗的功率，而 这一部分的功率消耗取决于底盘测功机的结构和性能、轮胎的构造、材料、气压等。同一辆汽 ２８３ 车在不同型号的底盘测功机上，在同一检测工况下测得的驱动轮输出功率将不相同。这种不一 致能造成误判，从而使动力性检测失去公正性和权威性。所以，对其影响因素分析是必要的， 具体分析如下： （１）安置角对车轮滚动阻力的影响 动力性检测时，汽车车轮以两点弧线相接支承在滚筒上，车轮承受静态支承反力的分布取 决于车轮在滚筒上安置角（ｎ＝ａｒｃｓｉｎＬ／（Ｄ＋ｄ），即车轮与滚筒接触点的切线方向与水平方向 的夹角），显然安置角（ｎ）的大小由滚筒直径（ｄ）、两滚筒轴距（Ｌ）和车轮直径（Ｄ）（轮胎 规格）确定。滚筒中心距Ｌ是指底盘测功机前后两排滚筒支承轴线之间的距离，随着滚筒中心 矩的增加，汽车车轮的安置角随之增大，前后滚筒对车轮支承力也随之增大，这样将导致车辆 在测功机台架上运行滚动阻力增大。 通常同一型号底盘测功机的Ｌ、ｄ值都是固定不变的，这样同一型号底盘测功机用于不同 规格车轮时，安置角各不相同，车轮与滚筒的接触状况差异明显，轮胎的变形阻力和摩擦阻力 因此而异。同规格轮胎在不同型号底盘测功机上的安置角，因滚筒直径（ｄ）和滚筒轴距（Ｌ） 差别，也明显不回。同型号同一辆汽车在不同型号底盘测功机上检测动力性时，由于安置角的 明显差别，使轮胎的变形阻力和摩擦阻力完全不同，克服车轮滚动阻力消耗的功率也就有多有 少，从而导致同一辆汽车在不同型号底盘测功机上可测得大小不同的驱动轮输出功率。 （２）滚筒直径、表面状况对车轮滚动阻力的影响 不同型号的底盘测功机，即使车轮安置角相同，由于滚筒直径不同，车轮在滚筒上的滚动 阻力也明显不同。因为车轮与滚筒接触面的大小取决于滚筒直径。滚筒直径减小，滚筒曲率就 增大，车轮滚动的迟滞损耗都将因此增大，车轮滚动阻力便随之增大，轮胎的温升也随之增大。 滚简直径对在其上滚动的车轮的滚动阻力有着相当大的影响。为减小滚筒直径对车轮滚动阻力 的影响，ｄ值是越大越好。国外早已有滚筒直径为５００岫的双滚筒式底盘测功机，但ｄ值过大， 将增加滚筒的加工难度，此外在线速度相等的状况下，滚筒转速将随其直径增大而降低，增加 了底盘测功机匹配电涡流机的难度。 在加工过程中滚筒的椭圆度、同轴度越小，轮胎在滚筒上的运转就越平稳，当车速一定时 滚动阻力系数的波动范围就越小，故滚动阻力系数随滚筒加工精度的提高而减小。 国内在用的底盘测功机滚筒表面有两种，一种是常见的光滚筒即表面为经处理的滚筒；另 一种是滚筒表面喷涂有耐磨硬质合金。前者由于滚筒表面较光滑，其附着系数约为０．５，汽车 车轮在行走时，除滚动阻力外还有滑拖现象。后者采用表面喷涂技术，将滚筒表面的附着系数 提高到０．８左右，接近于一般路面的附着系数，则可避免滑拖现象。 ２Ｒ４ （３）轮胎气压对滚动阻力系数的影响 车轮滚动时，轮胎与滚筒的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承 面的相对刚度确定了变形的特点。当弹性轮胎在硬质的钢制光滚筒上滚动时，轮胎的变形是主 要的，此时由于轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，是轮胎变形时对它做的功不能全部收回，此 能量消耗在轮胎各组成部分间摩擦及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最后转化成热能而消 失在大气中。这种损失即为弹性物质的迟滞损失。 轮胎气压对滚动阻力系数影响很大，气压低时在硬质滚筒上轮胎变形大，滚动时迟滞损失增加，为了减少该项所引起的检测误差，要求在动力性检测前必须将轮胎气压充至标准气压。
５、飞轮组的数量对动态检测精度的影响 汽车在道路上行驶时，汽车本身就具有一定的惯性，即汽车的动能。汽车在底盘测功机滚筒上是相对静止的，不具有平动（移）动能。检测时汽车驱动轮带动滚筒系统旋转，由于系统转动惯量小于汽车的平动质量，加速时不足以产生与汽车在道路上行驶的加速阻力，减速时，又不具有汽车在道路行驶的动能。为模拟汽车在非稳定工况运行时的阻力，进行非稳定工况的性 能测试，如加速性能、滑行性能等，涡流机式底盘测功机必须配置模拟汽车质量的装置，通常 是配用机械式的转动惯量装置，即飞轮。飞轮转动惯量是相当于汽车平动（移）时的质量。确定 的飞轮转动惯量只适应于质量和车轮相同的同一车型汽车。车型不同，汽车的质量和车轮规格 也不同。底盘测功机若要检测不同车型的汽车，就必须按车型配备飞轮，这在机械上显然是难 以做到，也不可取。 为简化结构，底盘测功机配置飞轮的基本原则是根据底盘测功机需要检测的各车型系列汽车的质量范围（Ｉｎｍ。。～ｍ帕；）及保证确定的检测精确度所允许的最大模拟质基误差氨），配置尽可 能少的飞轮。根据皿｜。ｍ。及珂０确定不同转动惯量的飞轮数，并使各个飞轮能组合成若干个惯 量级，以模拟给定的汽车质量范围内的各种车型汽车的质量，且模拟误差均不大于嘶。如，德 国申克５００系列底盘测功机装有６个飞轮，可匹配级差为平动质量５６ｋｇ的３２级转动惯量（３２ 级的汽车平动质量）。显然测功机匹配的惯量级数越多，量程就越大，就能更准确的模拟汽车 行驶的动能；而没有飞轮的测功机就只能测定稳定工况下的汽车性能，其功能就差多了；只有一个飞轮的测功机也只能匹配成两级惯量，其量程小、适应车型少。 目前由于对汽车台架的惯量没有制定相应的标准，因而国产底盘测功机所装配的惯性飞轮的个数不同，且飞轮惯量的大小也不同，飞轮的个数越多，则检测精度越高。
６、底盘测功机车型库不完备对测试结果的影响汽车综合性能检测站使用底盘测功机对汽车动力性、滑行性能等项目进行检测。检测结果 ２８Ｓ 的评判与车型参数密切相关。目前使用中的底盘测功机不少车型参数库不完备，对新增车型不能及时提供技术支持，有的虽有车型参数库但不能根据车型参数自动选择评价标准，完全依赖用户自身的技术素质来使用设备，这给技术水平不高的检测站在使用上造成极大不便。这些检 测站如果不能根据车型参数选择相应的检测标准，则检测结果无论怎么准确都毫无意义。
综上所述，在使用底盘测功机进行检测时，应充分考虑到各种影响检测结果的因素，使检测结果更具公正性、科学性、准确性和权威性，更好地为道路运输业提供优质检测服务。 |
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