淺談重型卡車和轎車轉(zhuǎn)鼓試驗臺的異同

周祥

（上汽依維柯紅巖商用車有限公司，重慶 404100）

近年來，中國的汽車產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，國產(chǎn)車質(zhì)量進步已經(jīng)贏得了更多人群的青睞，汽車的銷量也在逐年攀升，我國已經(jīng)成為全球最大的汽車市場。隨著汽車飽有量不斷增大，國家對汽車安全、環(huán)保方面的規(guī)定也日益嚴格，汽車廠家為了達到國家規(guī)定都紛紛添置汽車性能檢測設(shè)備，加強對汽車性能的檢驗與質(zhì)量控制。汽車綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺（試驗臺）是重要的汽車性能檢測設(shè)備，這里簡單的根據(jù)車型的不同劃分為重型卡車轉(zhuǎn)鼓試驗臺和轎車轉(zhuǎn)鼓試驗臺，本文主要對重型卡車和轎車轉(zhuǎn)鼓試驗的異同進行討論。

1 國內(nèi)汽車轉(zhuǎn)鼓試驗開展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)汽車轉(zhuǎn)鼓試驗開展的比較多的是轎車企業(yè)，由于轎車的銷量大、生產(chǎn)速度快，采用大量路試顯然不能滿足產(chǎn)量的需求。重型卡車企業(yè)為市場提供承載力更高的車輛底盤以滿足貨物運輸、特種汽車等領(lǐng)域的需要，但汽車產(chǎn)量要比家用轎車小很多，國內(nèi)的一些知名重卡品牌還在沿用傳統(tǒng)的路試方式對下線車輛進行性能測試，上汽紅巖重卡在2009 年、2020 年分別引進了2 套意大利HPA 的三軸、四軸轉(zhuǎn)鼓試驗臺和美國“寶克BEP”的1 套四軸綜合轉(zhuǎn)鼓臺。

老式的轉(zhuǎn)鼓試驗臺采用機械測量系統(tǒng) ，是將每個轉(zhuǎn)鼓組通過多組皮帶連接起來，使四個轉(zhuǎn)鼓組可以同步運行。皮帶輪和轉(zhuǎn)鼓組連接是依靠離合器來實現(xiàn)的，通過控制離合器的通斷來控制每個轉(zhuǎn)鼓組的連接與脫開。采用機械結(jié)構(gòu)形式存在著很多缺點，不但自動化程度較低，還使系統(tǒng)中增加了許多易損件，會給性能測量帶來一定的誤差，無法測量精度達到要求，存在著嚴重的電能浪費。

2 轉(zhuǎn)鼓試驗臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

重型卡車和轎車轉(zhuǎn)鼓試驗臺的差異主要體現(xiàn)在尺寸上，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理上差別不大，主要由以下四個部分構(gòu)成：

2.1 轉(zhuǎn)鼓組

根據(jù)使用需求配置不同進行劃分，轎車轉(zhuǎn)鼓試驗裝置一般為兩軸，前橋采用雙滾筒，后橋采用單滾筒或者雙滾筒，配置防沖出裝置。而重型卡車轉(zhuǎn)鼓試驗裝置因為需要配置更多和更大的重量，一般采用四軸，前后橋均采用雙滾筒結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鼓組滾筒與滾筒、滾筒與電機采用皮帶連接，每兩個滾筒（或單個滾筒）配一個矢量控制交流電機設(shè)置為一組，車輛的每個車輪對應其中一組，轉(zhuǎn)鼓組支撐車輛的重量級其動、靜態(tài)軸向力，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量與汽車重量要匹配，使其盡可能地接近實際行駛狀況，滾筒中間設(shè)有車輛舉升機構(gòu)用于車輛輪胎的頂起和落下。

2.2 軸距調(diào)整系統(tǒng)

轉(zhuǎn)鼓試驗臺為適應不同軸距的車型有全自動軸距調(diào)整系統(tǒng)，軸距調(diào)整范圍和調(diào)整根據(jù)實際情況可以調(diào)節(jié)。轎車轉(zhuǎn)鼓試驗臺的軸距調(diào)整系統(tǒng)普遍采用減速電機驅(qū)動絲杠帶動臺體，配合位移傳感器測距，臺體滑動部分采用品牌導軌與滑塊，調(diào)整到位后，用氣動斷氣剎將臺體鎖緊防止測試時絲杠受力損壞。舉升機構(gòu)采用氣缸驅(qū)動。而重型卡車和普通家用轎車在重量和體積上有很大的區(qū)別，故我廠的意大利進口轉(zhuǎn)鼓試驗臺采用的是液壓缸驅(qū)動臺體移動，用位移傳感器測距的方式，臺體滑動部分采用導軌與重型斜裝滾輪，其液壓缸徑達到700mm，舉升和防沖出裝置均為液壓方式，從而造成整個液壓管路較為復雜。經(jīng)過近10 年的運行，總體來看，液壓驅(qū)動的方式故障率較低，主要是管路漏油造成維修環(huán)境差的問題，絲杠、氣缸組合的方式能避免這個問題，不過，絲杠、滑塊在重型卡車轉(zhuǎn)鼓試驗臺上使用能否滿足強度還有待驗證?？傮w來講，兩種方式各有優(yōu)劣。

2.3 控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)鼓試驗控制系統(tǒng)包含計算機、PLC、I/0 接口、變頻器、各類傳感器、檢測控制軟件、電磁閥執(zhí)行機構(gòu)等。計算機有Slot 計算機、工控計算機、普通計算機等，PLC 控制器有Slot PLC、西門子S7 系列PLC，變頻器、電機選用具有良好信譽品牌，根據(jù)負載功率進行有針對性的選擇，常用的變頻器與電機品牌有西門子、CT 等。

2.4 隔音間

隔音間是由隔音間室體和空氣處理系統(tǒng)構(gòu)成，隔音間室體采用符合國家標準的防火阻燃隔音材料，由于卡車和轎車的體積差異明顯，轎車比重型卡車的隔音室體積小得多。空氣處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備為設(shè)置在隔音間頂上的排風機，轎車用隔音室體因為體積較小，按照室體空間大小選用排風機即可滿足檢測要求，卡車用隔音室體一般需要設(shè)置單獨的抽風機和送風機，能夠迅速地在一定時間內(nèi)將室體內(nèi)的空氣更換，避免車輛尾氣大量堆積對工作人員健康造成傷害。對尾風排放要求更加嚴格的卡車轉(zhuǎn)鼓試驗臺，會在室體內(nèi)安裝空氣監(jiān)測裝置，并連入檢測系統(tǒng)中，可以更好地保護工作人員健康。轎車轉(zhuǎn)鼓試驗臺因為其尾氣排放量小、標準更高，控制柜也可安裝在室體內(nèi)，可以方便工作人員操作。

3 轉(zhuǎn)鼓試驗檢測內(nèi)容與發(fā)動機功率測試

下面以我廠在用轉(zhuǎn)鼓試驗臺為例，簡單介紹其檢測內(nèi)容和測試原理。

3.1 轉(zhuǎn)鼓試驗檢測內(nèi)容

轉(zhuǎn)鼓試驗臺可以執(zhí)行多種測試流程，模擬多種行駛狀況?？稍谧罡哕囁龠_120km/h 的情況下進行高速測試，也可進行低速測試，可以模擬施加在所有車輪或某個車輪上的不同載荷狀態(tài)。檢測系統(tǒng)將制動階段和其他測量結(jié)果與工廠預置參數(shù)標本進行自動評價，確定出檢測結(jié)果合格與否。

試驗臺可以根據(jù)需要進行編程來執(zhí)行多種形式的測試，設(shè)備廠家會預置最常用的測試模式，測試的內(nèi)容主要有道路模擬、距離測試、速度表校驗、最高車速測試、手動變速箱測試、自動變速箱測試、倒檔測試、發(fā)動機暖機測試、四輪驅(qū)動測試、電渦流緩速器檢測、儀表板電器目檢、發(fā)動機功率測試等。

3.2 發(fā)動機功率測試

轉(zhuǎn)鼓試驗臺僅使用相當于發(fā)動機總功率的30%～50%來對滾筒施加阻力，否則，車輛功率試驗所需要的時間會非常長，并很難保障良好的最大功率測試效果。對于發(fā)動機最大功率達450HP 的卡車而言，車輪實際獲得的總驅(qū)動力不會超過450×（1-20%）=360HP，為保證測試精度和較短的節(jié)拍，作用于滾筒的反拖阻力必須不超過發(fā)動機總驅(qū)動力的50%，即180HP 以內(nèi)。轉(zhuǎn)鼓試驗驅(qū)動設(shè)備電機額定功率40kW（=54.4HP），對于4×2 的單驅(qū)動橋卡車來說，只需要過載65%即可達到90HP 即可準確測量卡車最大功率。

發(fā)動機功率測試同時采用兩種不同的方法，并最終對慣性滾筒狀態(tài)下的功率測量、反拖滾筒狀態(tài)下的功率測量測量結(jié)果求和。理論上僅使用慣性滾筒測量就可以滿足測量發(fā)動機功率的要求，但是，這種情況下需要車輛加速非?？?，并且測量精度低。利用設(shè)備對滾筒施加連續(xù)的阻力矩，這樣既可以縮短加速時間，還能獲得非常精確的測量結(jié)果。所以，兩個不同的功率測量值求和后即完整而詳細地計算出車輪驅(qū)動功率。通過軟件控制電機吸收連續(xù)扭矩而獲得反拖功率，測試過程中，通過車輛加速和滾筒慣性獲得的功率。最終計算公式為：車輪驅(qū)動總功率={反拖力矩+（滾筒慣量×a）}×（2π×發(fā)動機轉(zhuǎn)速/60）。

功率檢測過程中，駕駛員將車輛掛五檔并加速到40km/h，設(shè)備通過電機制動滾筒對車輪施加反作用力，該力持續(xù)增減到80 ～100hp（此值取決于發(fā)動機功率的大?。?。從此刻開始，駕駛員將油門踩到底并達到預定速度，系統(tǒng)每10 毫秒檢測1 次速度并存儲。設(shè)備檢測結(jié)束時，系統(tǒng)利用預定時間內(nèi)（10 毫秒）的速度差和滾筒阻力（電機施加的反拖功率），計算這段時間內(nèi)每10 毫秒的發(fā)動機功率并保存。通過檢測軟件數(shù)值表功能可以自動打印功率曲線，并可以在表中找出最大功率及其對應的速度值。這個功率就是“車輪驅(qū)動功率”。為了獲得發(fā)動機功率，需要使用相同的檔位再進行1 次相同的檢測，但速度是從90km/h 減少到50km/h，并且完全松開油門。這個模式下所計算得到的功率就是“損失功率”?！膀?qū)動車輪功率”+“損失功率”就得到了發(fā)動機功率。但是，此操作將會花費較長時間，取決于發(fā)動機特性。也可以選擇不做從而節(jié)約檢測時間，轉(zhuǎn)鼓試驗檢測系統(tǒng)將制動階段和其它測量結(jié)果，與工廠預置參數(shù)標本進行自動評價并確定檢測結(jié)果合格與否。

4 結(jié)語

綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺的設(shè)備廠家和測試原理隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展也在不斷的推陳出新?？傮w來講，對重型卡車與轎車進行轉(zhuǎn)鼓試驗，不僅可以減少路試的成本和安全風險，可以更加準確把控整車產(chǎn)品動態(tài)質(zhì)量，滿足車輛性能測試和法規(guī)要求，綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺作為一種綜合科技含量高的技術(shù)試驗與檢測手段，對汽車制造水平的提高有非常大的促進作用。