平板式汽車制動檢驗(yàn)臺的使用探究

錢杰

摘 要：汽車制動性能檢驗(yàn)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的重要組成，也是汽車運(yùn)行安全的基本保障。目前主要采用臺式檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，其中平板式汽車制動檢驗(yàn)臺是運(yùn)用較多的設(shè)備之一。在實(shí)際的機(jī)汽車制動性能檢驗(yàn)工作中，由于檢驗(yàn)人員對檢驗(yàn)原理、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備使用等理解不夠，導(dǎo)致出現(xiàn)使用不當(dāng)、數(shù)據(jù)偏離等現(xiàn)象，不能真實(shí)反映汽車制動系統(tǒng)狀況。如何正確使用平板式汽車制動檢驗(yàn)臺進(jìn)行檢驗(yàn)，是檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)從業(yè)人員應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)、領(lǐng)會的技能。下面筆者從汽車制動原理切入，描述汽車在檢驗(yàn)臺的測試過程，并根據(jù)實(shí)踐總結(jié)影響檢驗(yàn)臺測試結(jié)果的因素，以及如何正確使用檢驗(yàn)臺。

關(guān)鍵詞：汽車 制動性能 檢驗(yàn) 測量 過程

0 引言

平板式汽車制動檢驗(yàn)臺是一種集制動力、輪重多種檢測于一體的設(shè)備，通過模擬汽車實(shí)際道路制動過程對制動力進(jìn)行動態(tài)檢測，可同步分析多個車輪制動性能，具有較為真實(shí)的反映汽車制動性能的特點(diǎn)。想要分析影響其檢驗(yàn)過程的因素，就必須對汽車的動態(tài)制動過程有系統(tǒng)的了解。在汽車制動時，駕駛員操縱制動踏板使制動器夾緊制動盤產(chǎn)生摩擦力矩，克服該摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力，制動器制動力通過輪胎作用于地面，地面反作用給汽車一個與行進(jìn)方向相反的、使汽車降速或是停車的力，這個力稱為地面制動力，也就是平板制動檢驗(yàn)臺測得的力。

1 汽車制動過程分析

圖1為汽車制動時的受力圖，Tμ是車輪制動器中摩擦片與制動鼓或制動盤相對滑轉(zhuǎn)時的摩擦力矩，F(xiàn)x是地面給輪胎的反作用力，稱為地面制動力，F(xiàn)z為地面對車輪的法向反作用力。從力矩平衡可得：Fx=，r為車輪半徑。地面制動力大小取決于兩個摩擦副的摩擦力；一是制動器與制動盤的摩擦力，一是輪胎與地面間的摩擦力（即附著力）。在車輪制動時，當(dāng)制動器摩擦力矩Tμ不大時，地面制動力Fx足以克服制動器摩擦力矩而使車輪滾動，此時地面制動力等于制動器制動力Fμ，并伴隨踏板力的增長成正比增長，此時Fx=Fμ。但由于地面制動力是滑動摩擦力的約束反力，其值不能超過地面附著力Fφ，即Fx≤Fφ=φFz =φmg，其中m為輪荷，φ為地面附著系數(shù)。當(dāng)制動踏板力上升到某一值時，地面制動力Fx到達(dá)附著力Fφ的值，車輪將抱死不轉(zhuǎn)出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。此時制動器制動力隨踏板力的上升繼續(xù)上升，地面制動力在達(dá)到附著力的值后就不再增加了。

汽車以一定的車速實(shí)施制動時，由于慣性的存在，會使汽車產(chǎn)生一個與行進(jìn)方向一致的慣性力，此時軸荷由于慣性力的影響會向汽車行進(jìn)方向轉(zhuǎn)移，伴隨軸荷轉(zhuǎn)移，汽車前后輪作用于地面的載荷即發(fā)生變化，此時的輪荷被稱為動態(tài)輪荷，顯然前輪的動態(tài)輪荷要大于其自然狀態(tài)下的靜態(tài)輪荷，而后輪的動態(tài)輪荷會小于其靜態(tài)輪荷，即前輪輪荷增大，后輪輪荷減小。如圖所示：

G為汽車所受重力，h為汽車質(zhì)心高度；Fx1、Fx2分別為汽車前后輪所受地面制動力；

Fz1、Fz2為汽車前后輪所受地面法相反作用力；L為汽車軸距，L1、L2為汽車質(zhì)心至前后軸的距離；

Fi為汽車質(zhì)心的慣性力，大小為m，其中：m為汽車質(zhì)量，為汽車制動減速度。由力矩平衡可得：

Fz1·L = G?L2+m·h ，F(xiàn)z2·L = G?L1-m·h

引入制動強(qiáng)度z，z=/g，即制動強(qiáng)度等于制動減速度與重力加速度之比，代入上式得：

Fz1=G（L2+z·h）/L ， Fz2=G（L1-z·h）/L

由以上分析可知，地面對車輪的法相反作用力的大小與制動減速度有關(guān)，隨制動減速度增大，軸荷向前轉(zhuǎn)移加劇，前輪法相反作用力增大，附著力φFz1也隨之增大；后輪法向反作用力減小，附著力φFz2隨之減小，更易抱死。

2 平板式汽車制動檢驗(yàn)臺的工作原理與使用

圖２為平板式汽車制動檢驗(yàn)臺的檢驗(yàn)示意圖，根據(jù)要求，檢驗(yàn)員將被檢車輛以5 km/h～10 km/h的速度滑行，置變速器于空擋后（對自動變速器車輛可位于“D”擋），正直平穩(wěn)駛上檢驗(yàn)臺平板；當(dāng)被測試車輪均駛上平板時，急踩制動，使車輛停止。制動過程中，輪胎會持續(xù)給平板臺面施加兩個力：一個是與車輛行進(jìn)方向一致的切向力，其反作用力即為地面制動力Fx；另一個則是向下垂直傳遞的車輪正壓力，其反作用力即為地面給車輪的法相反作用力Fz。從實(shí)施制動至車輛停止，這兩個力始終不斷變化，稱重傳感器與力傳感器測量整個過程中各車輪的制動力及輪重變化情況，并分析得到各車輪的最大制動力及輪荷［對?。ㄎⅲ┬洼d客汽車、總質(zhì)量小于或等于3500kg的其他汽車（三輪汽車除外）應(yīng)為制動力最大時刻對應(yīng)的動態(tài)輪荷］、同軸左右車輪制動力差最大值等，由計(jì)算機(jī)按規(guī)定計(jì)算軸制動率、不平衡率、整車制動率等指標(biāo)并輸出。

平板式汽車制動檢驗(yàn)臺就是模擬汽車在道路行駛時的制動狀態(tài)，測量輪胎對制動臺臺面的切向力，根據(jù)測得的結(jié)果判定制動性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。上面講到，汽車制動時由于慣性作用會產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移，軸荷轉(zhuǎn)移的強(qiáng)弱程度與制動減速度的大小相關(guān)，制動減速度越大，則軸荷轉(zhuǎn)移越強(qiáng)烈，伴隨軸荷轉(zhuǎn)移，汽車前輪與平板檢驗(yàn)臺臺面間的附著力增大，后輪與臺面間的附著力減小。從理論上講，對于前輪來說，隨附著力的增大，地面制動力可能達(dá)到更大的數(shù)值；對于后輪來講，隨地面附著力的減小，地面制動力也跟著下降。

3 影響平板式汽車制動檢驗(yàn)臺測試結(jié)果的因素

3.1 制動初速度的影響

機(jī)動車安全技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)使用汽車平板制動檢驗(yàn)臺檢驗(yàn)汽車制動時，當(dāng)制動初速度較小時，不需要太大的制動力就足以使車輛停在制動臺臺面上，此時汽車制動減速度不大，軸荷轉(zhuǎn)移不劇烈，地面制動力也不大；隨著制動初速度的增大，要想使車輛停在制動臺臺面上，就必須使車輛獲得足夠的減速度，伴隨減速度的增加，軸荷轉(zhuǎn)移加劇，前輪地面制動力將增大，后輪地面制動力減小。對于制動系統(tǒng)工作可靠的汽車來說，急踩制動踏板后，百分之幾秒就能將車輛停止，當(dāng)制動初速度在一定的范圍內(nèi)時，制動系統(tǒng)能夠產(chǎn)生滿足要求的制動減速度使車輛停在檢驗(yàn)臺臺面上，并且制動初速度越大，需要的減速度就越大，則地面制動力就越大；對于制動力不足的汽車，由于不能提供有效的制動力，其輪胎與檢驗(yàn)臺臺面會發(fā)生相對滾動，這就降低了地面制動力，并且增加了制動距離，甚至導(dǎo)致駛出臺面造成無效測試。

筆者使用名爵CSA6463NEAQ小型普通客車以不同制動初速度進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，前輪地面制動力隨著制動初速度的增大，呈一定的增長態(tài)勢，后輪地面制動力的變化則不明顯；隨著制動初速度的增大，制動力增長全過程的時間有所延長，制動開始時間也更加提前。所以制動初速度的變化只是地面制動力變化的“誘因”，更大的制動初速度之所以會產(chǎn)生更大的制動力，是因?yàn)橹苿映跛俣鹊脑龃?，需要迫使被檢車輛提供更大的制動減速度才不至于駛出制動臺臺面而造成檢測結(jié)果無效，這才導(dǎo)致更大的地面制動力產(chǎn)生，這樣測得的制動力單從數(shù)據(jù)上看雖然比低速時的略大，實(shí)則并不能真實(shí)反映車輛的制動性能，只不過是人為放大了某些數(shù)據(jù)，于車輛最終的制動性能結(jié)果判定沒有直接影響。因?yàn)橹苿有阅艿呐卸ㄒ罁?jù)是軸制動率，即左右輪最大制動力之和與該軸軸荷的百分比，對于小微型載客汽車，軸荷為動態(tài)軸荷，而最大制動力對應(yīng)的動態(tài)軸荷往往也是動態(tài)軸荷最大的點(diǎn)，制動率的比值不會發(fā)生太大變化，相反猛烈的減速會導(dǎo)致軸荷嚴(yán)重轉(zhuǎn)移，甚至后軸跳起，更易引起較大的測量誤差。

3.2 人員操作的影響

人員是實(shí)施檢測的主體，其操作對檢測結(jié)果的影響最為直接，是否能夠嚴(yán)格準(zhǔn)確的按照儀器設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)，是檢測結(jié)果可信與否的關(guān)鍵。人員的不當(dāng)操作主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

a、加速、快速駛上平板。剛才已經(jīng)講到，制動初速度的大小對車輛制動性能合格與否的結(jié)果判定沒有直接影響，加速、快速駛上平板只是人為干預(yù)規(guī)范檢測的現(xiàn)象，屬于違規(guī)操作，相反過低或過高的車速都會造成較大的偏差，無法反映車輛實(shí)際的制動性能，對車輛制動安全性能的判定造成偏離，給車輛的安全帶來隱患。

b、駕駛不正確。檢測時要將汽車“正直平穩(wěn)”駛上平板，即汽車行駛方向要與制動臺臺面受力方向一致且不能產(chǎn)生過大夾角，而且不能出現(xiàn)左右亂晃、亂打方向等現(xiàn)象，否則容易造成輪胎與臺面的切向力與力傳感器的采集方向不一致，即產(chǎn)生側(cè)向力，這會使得測量結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。

c、制動方式及時機(jī)不準(zhǔn)確。車輪必須全部駛上臺面后再實(shí)施制動，如果提前踩制動踏，會導(dǎo)致車輪在駛上平板前就產(chǎn)生了制動力，使得制動力曲線沒有完整的上升過程；板駛上臺面后要“急踩制動”，如果緩踩，則會造成制動力取值時間延長，并且最大制動力相對較??；汽車停車后，所有車輪必須停在平板臺面之上，否則影響制動計(jì)算，導(dǎo)致無效測量。

3.3 設(shè)備自身的影響

所謂“工欲善其事，必先利其器”，對于檢測工作來說，檢測設(shè)備的性能及可靠直接影響檢測結(jié)果。平板式汽車制動檢驗(yàn)臺整體要求：制動平板水平度在任意方向上不大于3mm/m，制動平板間水平差不大于8mm，附著系數(shù)不小于0.75；制動力示值誤差在±3%以內(nèi)，輪重示值誤差在±2%以內(nèi)等。只有滿足要求的檢測設(shè)備，出具的檢測結(jié)果才可信。另外，制動臺面的粘砂應(yīng)完整，不應(yīng)有嚴(yán)重磨損，臺面不應(yīng)有砂石等異物，否則影響附著力。

3.4 受檢車輛的影響

汽車制動是由制動系統(tǒng)多部件共同參與的結(jié)果，零部件的好壞直接影響制動效果。這就像是體檢，如果不調(diào)整好身體，檢查出的結(jié)果也就具有不確定性。首先是制動系統(tǒng)各部件應(yīng)良好可靠，制動主缸、輪缸、管路等不應(yīng)漏氣、漏油現(xiàn)象；其次輪胎氣壓應(yīng)符合要求，氣壓過高會導(dǎo)致輪胎與制動臺的接觸面的附著力降低，胎壓過低則可能造成方向跑偏，引起側(cè)向力。

4 總結(jié)

平板式汽車制動檢驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高，測試過程接近實(shí)際，能反映車輛的實(shí)際制動性能；然而，不同的制動初速度、不同的操縱過程都會產(chǎn)生不同的制動數(shù)據(jù)，很難將結(jié)果控制在一定的范圍內(nèi)。使用平板式汽車制動檢驗(yàn)臺應(yīng)理解以下幾點(diǎn)：

（1）不同車速的汽車實(shí)施緊急制動時，車輛停止的時間和距離不同，車速越快制動距離和制動時間就越長。較高的車速會增加車輪在制動臺面移動的距離，且使測力傳感器受力時間延長，并不影響實(shí)際判定。機(jī)動車安全技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，強(qiáng)化工作人員的認(rèn)知，在實(shí)際檢測工作中，能夠嚴(yán)格按照要求對車輛進(jìn)行檢測，排除檢測結(jié)果的人為影響。

（2）平板式制動檢驗(yàn)臺測量的是汽車的動態(tài)制動力，得出的檢測數(shù)據(jù)可能高于其他檢測方法（如滾筒式制動臺），這并代表平板制動檢驗(yàn)臺更好用，只是平板式制動臺的測量結(jié)果更接近于汽車實(shí)際制動，其實(shí)只要被檢車輛的制動系統(tǒng)工作良好，無論使用何種方法進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果都是滿足要求的。

（3）應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)人員的理論知識與檢驗(yàn)技能的培訓(xùn)與考核，使檢驗(yàn)人員理解并掌握包括汽車原理、檢驗(yàn)設(shè)備的使用與維護(hù)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法的應(yīng)用等內(nèi)容；加強(qiáng)檢驗(yàn)人員的素質(zhì)教育，監(jiān)督其嚴(yán)格按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)對車輛的制動性能進(jìn)行檢驗(yàn)，避免出現(xiàn)不當(dāng)甚至是違規(guī)操作導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏離，給車輛實(shí)際的制動性能判定帶來不利影響。

（4）應(yīng)對檢驗(yàn)臺體進(jìn)行周期性的檢定和維護(hù)保養(yǎng)，通過計(jì)量、自校等方式定期對制動臺板的水平度及穩(wěn)定性、力傳感器的示值誤差等進(jìn)行檢查，確保其準(zhǔn)確性；按時對臺面表面進(jìn)行清理，防止制動板與臺體框架之間存在障礙物影響精度；定期對傳感器的固定螺絲進(jìn)行檢查，防止松動；對檢測板下滑動鋼珠定期潤滑，以保證臺面的靈動性。

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