全液壓牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置研制

陳建豪 理康 陳子望

摘 要：通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車駐車性能路試檢驗(yàn)原理的分析研究，對(duì)牽引式駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)的3種檢驗(yàn)方法進(jìn)行比較分析，得出不同檢驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)車輛在坡道上駐車制動(dòng)時(shí)原理與受力分析，研制開(kāi)發(fā)一種全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置。本文描述全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的原理、結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法，該檢測(cè)裝置具有使用方便、占地面積小、測(cè)量準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)、安裝方便以及故障率較低等特點(diǎn)，是坡道駐車制動(dòng)檢驗(yàn)方式的一種新型替代裝置。

關(guān)鍵詞：駐車制動(dòng)；檢驗(yàn)原理；牽引法；全液壓；檢測(cè)裝置

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-5124（2017）12-0084-04

Abstract： Based on the analysis and study of the test principle of an automobile parking brake performance testing device， comparative analysis is carried out for three methods used for the testing of the parking brake performance testing device of traction type and the advantages and disadvantages of the methods are obtained. According to the parking braking principle， when an automobile is parked on a ramp and force analysis， a parking brake performance testing device of full hydraulic intelligent traction type is developed. The paper describes the principle， structure and implementation method of parking brake performance testing device of the full hydraulic intelligent traction type. This testing device， with the characteristics of simple operation， small land occupation， accurate measurement， stable data without fluctuation， easy installation and low failure rate， is a new alternative ramp parking brake testing device.

Keywords： parking brake； testing principle； traction type； full hydraulic； testing device

0 引 言

機(jī)動(dòng)車駐車制動(dòng)性能是確保車輛安全運(yùn)行的基本功能，駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢驗(yàn)和綜合性能檢驗(yàn)的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。根據(jù)GB 7258——2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》[1]、GB 21861——2014《機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》[2]和GB 18565——2016《道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》[3]等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，機(jī)動(dòng)車駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)有臺(tái)架檢驗(yàn)和路試檢驗(yàn)兩類方法。目前機(jī)動(dòng)車安全性能的檢測(cè)機(jī)構(gòu)及綜合性能檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)車輛駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)主要采用如下方法：對(duì)于能夠上檢測(cè)線的車輛采用制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行臺(tái)架檢驗(yàn)；對(duì)于無(wú)法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)及對(duì)臺(tái)架檢驗(yàn)結(jié)果有異議的車輛，采用駐車坡道路試檢驗(yàn)；在不具備駐車坡道的情況下，可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用符合規(guī)定的儀器檢驗(yàn)駐車制動(dòng)性能。

使用符合規(guī)定的儀器實(shí)際就是參考QC/T 569——1999《汽車駐車制動(dòng)試驗(yàn)方法》[4]標(biāo)準(zhǔn)采用牽引力法檢驗(yàn)汽車駐車制動(dòng)性能。對(duì)于該試驗(yàn)方法，吳云強(qiáng)[5]、楊仁明[6]、于浩淼[7]、蘇建[8]、王瑛[9]、王曉春[10]等均有研究，但只涉及手動(dòng)（電動(dòng)）葫蘆拖曳法、蝸輪蝸桿機(jī)械牽引法等，本文所述全液壓智能化牽引法尚未涉及。為了代替目前的駐車檢驗(yàn)坡道，本文詳細(xì)分析了駐車性能坡道檢驗(yàn)的受力原理與受力情況，進(jìn)而研制開(kāi)發(fā)一種全液壓駐車制動(dòng)性能牽引力檢測(cè)裝置，對(duì)全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的原理、結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法等進(jìn)行了詳細(xì)描述。

1 駐車性能路試檢驗(yàn)原理

當(dāng)采用駐車坡道檢驗(yàn)車輛駐車制動(dòng)性能時(shí)，將車輛停駐在坡道上時(shí)，車輛的整車重力G可分解成垂直于坡道的力F1和平行于坡道的力F2。其重力分解圖如圖1所示[7]。

根據(jù)重力分解原理，待檢車輛可按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的駐車檢驗(yàn)坡道的坡度和其車重計(jì)算F2。如駐車檢驗(yàn)坡道的坡度為20%，其計(jì)算公式為[5]

F2=■（1）

式中：F2——平行于坡道的重力分量，N；

G——車輛的整車重力，N。

車輛坡道檢驗(yàn)時(shí)，當(dāng)車輛的實(shí)際駐車制動(dòng)力大于等于F2時(shí)，車輛就能停駐在坡道上；反之，小于F2時(shí)，車輛就會(huì)下滑。

據(jù)此原理，可將坡道檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換為平坦路面檢驗(yàn)，這就是采用牽引法檢驗(yàn)駐車制動(dòng)性能的原理所在。牽引法駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)的主要工作原理是通過(guò)牽引力發(fā)生裝置，對(duì)被檢車輛（已啟動(dòng)駐車制動(dòng)裝置）施加一勻速變化的牽引力，通過(guò)測(cè)力傳感器測(cè)得牽引力，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定坡度值對(duì)應(yīng)的F2時(shí)，車輛如保持靜止不動(dòng)則為合格，車輛如在達(dá)到F2前發(fā)生滑動(dòng)則為不合格[6]。

2 不同駐車性能牽引檢驗(yàn)方法的優(yōu)劣比較

牽引法駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)是通過(guò)牽引力發(fā)生裝置，將檢驗(yàn)過(guò)程轉(zhuǎn)化為平坦路面檢驗(yàn)（見(jiàn)圖2）[7]。采用牽引法檢驗(yàn)駐車制動(dòng)性能不需要建設(shè)坡道，在平地上就可以進(jìn)行檢測(cè)，省去了建設(shè)坡道的場(chǎng)地和費(fèi)用，避免了坡道檢驗(yàn)和臺(tái)架檢驗(yàn)的不足，不受車輛軸距過(guò)長(zhǎng)、質(zhì)量過(guò)大等因素的限制，能夠滿足各種類型機(jī)動(dòng)車（包括無(wú)法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)和檢驗(yàn)坡道的車輛）的檢驗(yàn)要求。駐車制動(dòng)檢測(cè)場(chǎng)地在不進(jìn)行檢測(cè)時(shí)還可以用作他用，提高了場(chǎng)地的利用效率。目前常用的牽引方法主要有3種，即手動(dòng)（電動(dòng)）葫蘆拖曳法、蝸輪蝸桿機(jī)械牽引法和液壓傳動(dòng)牽引法。

2.1 手動(dòng)（電動(dòng)）葫蘆拖曳法

手動(dòng)（電動(dòng)）葫蘆拖曳法是采用手動(dòng)或電動(dòng)方法，通過(guò)手動(dòng)（電動(dòng)）葫蘆對(duì)車輛施加牽引力進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)測(cè)力傳感器采集牽引力[8]。該試驗(yàn)裝置雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、質(zhì)量小，但通過(guò)葫蘆加載時(shí)升降不方便，受力不穩(wěn)定，特別是采用手動(dòng)加載時(shí)還有一定的安全隱患，目前市面上應(yīng)用很少。

2.2 蝸輪蝸桿機(jī)械牽引法

蝸輪蝸桿機(jī)械牽引法是采用電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)械加載，并調(diào)節(jié)加載裝置的前后上下移動(dòng)，以達(dá)到對(duì)車輛施加牽引力的目的。該試驗(yàn)裝置主要組成部分有機(jī)械固定底座、上下位置調(diào)整蝸輪蝸桿、拉力蝸輪蝸桿、測(cè)力傳感器、加載電機(jī)及減速機(jī)等[7]。該裝置具有操作簡(jiǎn)單、安裝方便等特點(diǎn)，但該方法采用蝸輪蝸桿加載，存在數(shù)據(jù)不太穩(wěn)定，易跳動(dòng)，且蝸輪蝸桿長(zhǎng)期使用易腐蝕生銹等缺點(diǎn)。

2.3 液壓傳動(dòng)牽引法

液壓傳動(dòng)牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置采用液壓傳動(dòng)的方法對(duì)車輛施加牽引力進(jìn)行檢驗(yàn)，除具備前兩種方法所具有的安裝使用方便、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)外，由于采用液壓泵站，傳輸力持久而且平穩(wěn)，從而能夠準(zhǔn)確測(cè)量，獲得的數(shù)據(jù)穩(wěn)定且沒(méi)有波動(dòng)，同時(shí)極少發(fā)生故障，可用于機(jī)動(dòng)車檢測(cè)機(jī)構(gòu)、事故車輛鑒定、汽車修造廠等，值得推廣使用。

3 牽引法駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的原理及結(jié)構(gòu)

3.1 牽引法駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的原理

牽引法駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置是通過(guò)牽引力發(fā)生裝置，對(duì)被檢車輛施加一勻速變化的牽引力，通過(guò)測(cè)力傳感器測(cè)得的牽引力結(jié)合車輛的總質(zhì)量，就可以計(jì)算得到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中坡道檢驗(yàn)所要求的駐車坡度[9-10]。其計(jì)算公式如下：

θ=■×100%或θ=tanarcsin■×100%

（2）

式中：θ——駐車坡道坡度，%；

F——牽引力，N；

m——被檢車輛質(zhì)量，kg；

g——重力加速度，m/s2。

3.2 牽引法駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)[11]

根據(jù)上述原理，新研制的全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置主要由5部分組成：固定底座、液壓垂直升降裝置、液壓牽引力發(fā)生裝置、測(cè)力傳感器和智能化數(shù)據(jù)顯示與控制處理單元。檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意及總體框圖如圖3～圖4所示，具有以下特點(diǎn)：

1）固定底座為全框架三角式支撐結(jié)構(gòu)，牢固、安全、可靠，強(qiáng)度高。

2）液壓垂直升降裝置與液壓牽引發(fā)生裝置通過(guò)液壓泵站提供持久、平穩(wěn)的力的傳輸，牽引力可根據(jù)客戶要求在制造設(shè)備時(shí)設(shè)定量程。

3）測(cè)力傳感器選用彈性體合金材質(zhì)，既有剛度保證形變一致及形變恢復(fù)，又有良好的防腐性能，同時(shí)也能夠精確傳遞受力信息，并保持在相同受力時(shí)的形變一致性和完全復(fù)位性。

4）智能化數(shù)據(jù)顯示與控制單元包括可編程序控制器，液晶觸摸顯示儀表，可控制編碼器，檢測(cè)時(shí)不但能直觀地顯示檢測(cè)結(jié)果，而且還能通過(guò)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)打印檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至聯(lián)機(jī)的電腦等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

5）此檢測(cè)裝置不受車輛軸距長(zhǎng)短、載重量等因素的限制，可覆蓋所有車型；同時(shí)還具有使用方便、占地面積小、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格便宜、使用安全等特點(diǎn)。

該檢測(cè)裝置總體框圖如圖4所示。

現(xiàn)結(jié)合圖2～圖4對(duì)牽引法檢測(cè)裝置駐車性能檢測(cè)方法作如下說(shuō)明[12]：

1）將被測(cè)車輛停至駐車制動(dòng)檢測(cè)裝置前指定位置，車輛空載，拉起手剎，將車輛的掛鉤與測(cè)力傳感器用鋼絲繩連接，啟動(dòng)駐車制動(dòng)檢測(cè)裝置，調(diào)節(jié)液壓垂直升降系統(tǒng)，使傳感器與車輛掛鉤在同一水平線上，鎖緊升降滑塊。

2）操作液晶觸摸顯示儀表，將其切換到駐車制動(dòng)檢測(cè)方式，輸入車牌信息、整車質(zhì)量、坡度系數(shù)等，按壓測(cè)力鈕，對(duì)車輛施加牽引力，儀表顯示值為當(dāng)前值及最大值，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加到該車輛整車質(zhì)量的20%或15%（總質(zhì)量為整備質(zhì)量的1.2倍以下的機(jī)動(dòng)車）時(shí)，被測(cè)車輛仍保持靜止，則達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，反之為不合格[11]。在檢測(cè)時(shí)當(dāng)儀表顯示制動(dòng)力的最大值超過(guò)檢測(cè)閥值時(shí)，檢測(cè)裝置將發(fā)出聲光提示報(bào)警且自動(dòng)停止加力。該裝置提高了檢測(cè)過(guò)程中的安全性，避免了過(guò)高的牽引力對(duì)被檢車輛的潛在損傷。

3）保存并打印檢測(cè)結(jié)果，將被測(cè)車輛的信息與檢測(cè)的結(jié)果發(fā)送至聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

4）如需檢測(cè)車輛的最大實(shí)際駐車?yán)?，可先清除檢測(cè)閥值，對(duì)車輛施加牽引力，當(dāng)車輛開(kāi)始移動(dòng)時(shí)儀表顯示值即為最大值牽引力F，并可按式（2）計(jì)算實(shí)際駐車坡度。

4 牽引法駐車制動(dòng)性能檢測(cè)實(shí)施效果

按前文所述方法，通過(guò)實(shí)際檢測(cè)對(duì)幾種車型進(jìn)行駐車制動(dòng)性能測(cè)試，與線內(nèi)滾筒式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)及坡道的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，基本一致[7]。一是通過(guò)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)和牽引法檢測(cè)裝置，對(duì)于車輛的駐車制動(dòng)在同一狀態(tài)時(shí)（原正常運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)松至合格值臨界狀態(tài)和不合格狀態(tài)）的測(cè)試結(jié)果和變化趨勢(shì)基本一致。二是對(duì)線內(nèi)設(shè)備無(wú)法測(cè)試的車輛，如四驅(qū)車、多軸車、超重車，也可使用牽引方法進(jìn)行測(cè)試。三是針對(duì)車輛后軸軸重明顯輕于前軸軸重的小型貨車，用制動(dòng)臺(tái)測(cè)后軸駐車制動(dòng)時(shí)，易出現(xiàn)誤判現(xiàn)象（目前通常采用在車廂后部加載物或人，加載質(zhì)量不計(jì)入后軸重，但該方法值得商榷），用牽引法則能很好解決此問(wèn)題，可直接得到測(cè)試結(jié)果。四是通過(guò)本文所述方法不僅能夠滿足空載狀態(tài)下的駐車制動(dòng)性能測(cè)試，還可滿足滿載狀態(tài)下的駐車制動(dòng)性能測(cè)試，且能滿足駐車制動(dòng)的最大制動(dòng)力測(cè)量，這也是目前坡道試驗(yàn)和制動(dòng)臺(tái)檢驗(yàn)難以做到的[5]。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文所研制的全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置已通過(guò)江蘇省汽車檢測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定站計(jì)量檢定合格，用于江蘇省內(nèi)二十多家車檢機(jī)構(gòu)，并均取得江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量認(rèn)證認(rèn)可。雖然包含牽引法駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)方法的QC/T 569——1999《汽車駐車制動(dòng)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)已作廢并無(wú)替代，但牽引法駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)方法已納入到新起草的GB/T××××《汽車駐車制動(dòng)性能試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，并于2016年1月在海南三亞通過(guò)了全國(guó)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)檢測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TC364）組織的標(biāo)準(zhǔn)審定，上報(bào)國(guó)標(biāo)委待批。因此，本文所述全液壓智能化牽引式駐車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置將是坡道駐車制動(dòng)檢驗(yàn)方式的一種切實(shí)有效的新型替代裝置。

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（編輯：徐柳）