郭怡坤
摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一,直接影響到行車交通安全問(wèn)題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過(guò)計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。
關(guān)鍵詞汽車制動(dòng);滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè);測(cè)試系統(tǒng);傳感器
中圖分類號(hào):U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0040-01
汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,是汽車安全行駛過(guò)程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè),使用不一樣的檢測(cè)方法,則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同,所以就同一輛汽車來(lái)說(shuō),在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的?,F(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有:?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上,利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車(卡丁車)進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。
1滾筒慣性式檢測(cè)原理
滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力,滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力,直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面,滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪,因此,滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知,在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過(guò)的長(zhǎng)度,都由車輪制動(dòng)力來(lái)制約。因此,在理想狀況下即滾筒與車輪間無(wú)相對(duì)滑移的狀態(tài)下,需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過(guò)程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間,將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。
2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間,車輛掛空檔,車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng),待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后,撤去電動(dòng)機(jī),同時(shí)踩下剎車,在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕,通過(guò)計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來(lái)表示,不需要增設(shè)飛輪來(lái)平衡慣性量,因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用飛輪裝置,這樣就簡(jiǎn)化了裝置,縮小了計(jì)算量。
被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái),使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過(guò)減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸,一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接,前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng),車輪制動(dòng)后,由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用,滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過(guò)裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得,即可通過(guò)滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來(lái)表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置,因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離,并通過(guò)比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。
圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)
2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定
已知量有:卡丁車質(zhì)量M=120 kg,人的質(zhì)量 =60 kg,車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h,系統(tǒng)測(cè)量精度為:。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定??偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼?dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成,可表示為:
忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J,根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱,假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m,則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為:所以滾筒的質(zhì)量為:。假定用合金鋼材料制作滾筒,密度為,假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為:。
由公式,可得滾筒半徑:;滾筒轉(zhuǎn)速。
故確定滾筒參數(shù)如表1。
表1滾筒參數(shù)
滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω
12.4 mm 0.3 m
3檢測(cè)元件選擇
本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器,最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM,滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780,其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
4系統(tǒng)工作整體流程
制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開(kāi)關(guān)連接在制動(dòng)踏板上,當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí),行程開(kāi)關(guān)會(huì)閉合,并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能,無(wú)輸入時(shí)默認(rèn)為高電平,將行程開(kāi)關(guān)與地相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),輸出高電平;當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后,同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令,電機(jī)與滾筒脫離,從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī),并將信號(hào)傳遞給電機(jī),控制電機(jī)逐步加速。同時(shí),以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量,并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡,采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī),以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。
5結(jié)束語(yǔ)
文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理,提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置,在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備,并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。
參考文獻(xiàn)
[1]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌:華東交通大學(xué),2010.
[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研究[D].吉林:吉林大學(xué),2008.
[3]劉寧.滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)與平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的差異性[J].科技信息,2009(36):653.
endprint
摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一,直接影響到行車交通安全問(wèn)題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過(guò)計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。
關(guān)鍵詞汽車制動(dòng);滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè);測(cè)試系統(tǒng);傳感器
中圖分類號(hào):U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0040-01
汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,是汽車安全行駛過(guò)程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè),使用不一樣的檢測(cè)方法,則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同,所以就同一輛汽車來(lái)說(shuō),在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的?,F(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有:?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上,利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車(卡丁車)進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。
1滾筒慣性式檢測(cè)原理
滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力,滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力,直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面,滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪,因此,滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知,在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過(guò)的長(zhǎng)度,都由車輪制動(dòng)力來(lái)制約。因此,在理想狀況下即滾筒與車輪間無(wú)相對(duì)滑移的狀態(tài)下,需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過(guò)程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間,將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。
2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間,車輛掛空檔,車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng),待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后,撤去電動(dòng)機(jī),同時(shí)踩下剎車,在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕,通過(guò)計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來(lái)表示,不需要增設(shè)飛輪來(lái)平衡慣性量,因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用飛輪裝置,這樣就簡(jiǎn)化了裝置,縮小了計(jì)算量。
被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái),使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過(guò)減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸,一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接,前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng),車輪制動(dòng)后,由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用,滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過(guò)裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得,即可通過(guò)滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來(lái)表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置,因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離,并通過(guò)比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。
圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)
2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定
已知量有:卡丁車質(zhì)量M=120 kg,人的質(zhì)量 =60 kg,車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h,系統(tǒng)測(cè)量精度為:。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定??偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼?dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成,可表示為:
忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J,根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱,假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m,則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為:所以滾筒的質(zhì)量為:。假定用合金鋼材料制作滾筒,密度為,假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為:。
由公式,可得滾筒半徑:;滾筒轉(zhuǎn)速。
故確定滾筒參數(shù)如表1。
表1滾筒參數(shù)
滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω
12.4 mm 0.3 m
3檢測(cè)元件選擇
本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器,最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM,滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780,其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
4系統(tǒng)工作整體流程
制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開(kāi)關(guān)連接在制動(dòng)踏板上,當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí),行程開(kāi)關(guān)會(huì)閉合,并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能,無(wú)輸入時(shí)默認(rèn)為高電平,將行程開(kāi)關(guān)與地相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),輸出高電平;當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后,同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令,電機(jī)與滾筒脫離,從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī),并將信號(hào)傳遞給電機(jī),控制電機(jī)逐步加速。同時(shí),以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量,并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡,采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī),以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。
5結(jié)束語(yǔ)
文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理,提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置,在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備,并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。
參考文獻(xiàn)
[1]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌:華東交通大學(xué),2010.
[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研究[D].吉林:吉林大學(xué),2008.
[3]劉寧.滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)與平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的差異性[J].科技信息,2009(36):653.
endprint
摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一,直接影響到行車交通安全問(wèn)題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過(guò)計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。
關(guān)鍵詞汽車制動(dòng);滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè);測(cè)試系統(tǒng);傳感器
中圖分類號(hào):U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0040-01
汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,是汽車安全行駛過(guò)程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè),使用不一樣的檢測(cè)方法,則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同,所以就同一輛汽車來(lái)說(shuō),在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的?,F(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有:?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上,利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車(卡丁車)進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。
1滾筒慣性式檢測(cè)原理
滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力,滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力,直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面,滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪,因此,滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知,在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過(guò)的長(zhǎng)度,都由車輪制動(dòng)力來(lái)制約。因此,在理想狀況下即滾筒與車輪間無(wú)相對(duì)滑移的狀態(tài)下,需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過(guò)程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間,將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。
2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理,左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置,由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間,車輛掛空檔,車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng),待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后,撤去電動(dòng)機(jī),同時(shí)踩下剎車,在汽車制動(dòng)力的作用下,系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕,通過(guò)計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來(lái)表示,不需要增設(shè)飛輪來(lái)平衡慣性量,因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用飛輪裝置,這樣就簡(jiǎn)化了裝置,縮小了計(jì)算量。
被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái),使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過(guò)減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸,一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接,前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng),車輪制動(dòng)后,由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用,滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過(guò)裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得,即可通過(guò)滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來(lái)表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置,因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離,并通過(guò)比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。
圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)
2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定
已知量有:卡丁車質(zhì)量M=120 kg,人的質(zhì)量 =60 kg,車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h,系統(tǒng)測(cè)量精度為:。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定??偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼?dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成,可表示為:
忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J,根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱,假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m,則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為:所以滾筒的質(zhì)量為:。假定用合金鋼材料制作滾筒,密度為,假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為:。
由公式,可得滾筒半徑:;滾筒轉(zhuǎn)速。
故確定滾筒參數(shù)如表1。
表1滾筒參數(shù)
滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω
12.4 mm 0.3 m
3檢測(cè)元件選擇
本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器,最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM,滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780,其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
4系統(tǒng)工作整體流程
制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開(kāi)關(guān)連接在制動(dòng)踏板上,當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí),行程開(kāi)關(guān)會(huì)閉合,并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能,無(wú)輸入時(shí)默認(rèn)為高電平,將行程開(kāi)關(guān)與地相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),輸出高電平;當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后,同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令,電機(jī)與滾筒脫離,從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī),并將信號(hào)傳遞給電機(jī),控制電機(jī)逐步加速。同時(shí),以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量,并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡,采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī),以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。
5結(jié)束語(yǔ)
文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理,提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置,在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備,并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。
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