汽車質(zhì)量參數(shù)測(cè)量及其不確定度評(píng)定

李占方，冀照通，李 偉

(中汽研(天津)汽車工程研究院有限公司 天津300300)

0 引 言

近年來(lái)隨著道路條件的完善，汽車速度的不斷提高，人們對(duì)車輛的安全性、操控性和穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高[1]。車輛的質(zhì)量分布對(duì)其操縱穩(wěn)定性有著重要作用，是影響車輛安全的重要指標(biāo)。因此，能夠準(zhǔn)確測(cè)量車輛的質(zhì)量分布，確定測(cè)量過(guò)程中各不確定度分量的來(lái)源、各不確定度分量的定量方法以及合成不確定度的表示[2]，對(duì)汽車研發(fā)具有著重要的意義。

1 稱重測(cè)試

1.1 稱重儀

品牌 METTLER TOLEDO，型號(hào) IND880，測(cè)量誤差為0.5kg。

使用地秤時(shí)，稱臺(tái)面積應(yīng)能容納全部被測(cè)汽車車軸，稱臺(tái)出入口地面應(yīng)與臺(tái)面保持水平。使用車輪負(fù)荷計(jì)時(shí)，應(yīng)保證各車輪負(fù)荷計(jì)的上平面在同一水平面內(nèi)[3]。

1.2 測(cè)試條件

無(wú)雨無(wú)霧天氣，相對(duì)濕度小于 95%，氣溫 0～40℃，風(fēng)速不大于3m/s。

測(cè)量時(shí)，車輛要停穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，變速箱置于空擋，制動(dòng)器放松。測(cè)量空載和滿載2種情況。

1.3 測(cè)試步驟

使用地秤測(cè)量時(shí)，汽車先從一個(gè)方向低速駛上稱臺(tái)，依次測(cè)量各軸軸載質(zhì)量，整車質(zhì)量；然后汽車調(diào)頭，從相反的方向駛上稱臺(tái)，同時(shí)依次測(cè)量上述幾個(gè)參數(shù)。

使用車輪負(fù)荷計(jì)測(cè)量時(shí)，首先將各車輪負(fù)荷計(jì)標(biāo)零；汽車駛向車輪負(fù)荷計(jì)，分別測(cè)出各軸軸荷質(zhì)量和整車質(zhì)量。

1.4 測(cè)試結(jié)果

整備質(zhì)量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 1，滿載質(zhì)量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 2。

表1 整備質(zhì)量測(cè)試結(jié)果(kg)Tab.1 Test results of no-load weight(kg)

表2 滿載質(zhì)量測(cè)試結(jié)果(kg)Tab.2 Test results of full load weight(kg)

2 不確定度的計(jì)算

2.1 數(shù)學(xué)模型

2.1.1 整車質(zhì)量G

其中：Gi為第i軸載質(zhì)量。

2.1.2 軸載質(zhì)量

第i軸軸載質(zhì)量Gi：

EFpsize,j為j類土地的足跡廣度，EFpsize,reg為區(qū)域內(nèi)各種土地利用類型所組成的生態(tài)足跡廣度。

其中：GLi為第 i軸左側(cè)輪的質(zhì)量；GRi為第 i軸右側(cè)輪的質(zhì)量。

2.2 不確定度來(lái)源

2.2.1 A類不確定度分量

根據(jù)表1整備質(zhì)量測(cè)試結(jié)果：利用貝塞爾公式得到第一軸荷的 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.074536kg；利用貝塞爾公式得到第二軸荷的 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0kg；利用貝塞爾公式得到總質(zhì)量的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.074536kg。

根據(jù)表2滿載質(zhì)量測(cè)試結(jié)果：利用貝塞爾公式得到第一軸荷的 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4=0.111803kg；利用貝塞爾公式得到第二軸荷的 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5=0.083333kg；利用貝塞爾公式得到總質(zhì)量的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u6=0.074536kg。

2.2.2 B類不確定度分量

①稱重傳感器 1#的擴(kuò)展不確定度U1＝0.5kg，k＝2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

②稱重傳感器 2#的擴(kuò)展不確定度U2＝0.5kg，k＝2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

③稱重傳感器 3#的擴(kuò)展不確定度U3＝0.5kg，k＝2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

④稱重傳感器 4#的擴(kuò)展不確定度U4＝0.5kg，k＝2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

⑤配載質(zhì)量的不確定度u11＝0.5kg

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

①整備質(zhì)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

②滿載質(zhì)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3 報(bào)告測(cè)量結(jié)果及擴(kuò)展不確定度

3.1 整備質(zhì)量的擴(kuò)展不確定度

整備質(zhì)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc1＝0.51kg，k＝2。

整備質(zhì)量擴(kuò)展不確定度：

整備質(zhì)量的擴(kuò)展不確定度為 U整= 1 .02(k =2)。

3.2 滿載質(zhì)量的擴(kuò)展不確定度

滿載質(zhì)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc2＝0.72kg，k＝2。

滿載質(zhì)量擴(kuò)展不確定度：

滿載質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為 U滿= 1 .44(k =2)。

4 分析與討論

從汽車質(zhì)量參數(shù)測(cè)量試驗(yàn)及其不確定度評(píng)定分析可以得出，影響車輛稱重試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的最主要因素為配載質(zhì)量、傳感器精度，故在車輛稱重測(cè)試時(shí)要特別注意配載質(zhì)量、傳感器精度，同時(shí)也要注意每次試驗(yàn)前檢查傳感器精度是否在允許偏差范圍內(nèi)。