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上海啟策動力測試設(shè)備有限公司
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(cegongji就是測功機(jī)的拼音)
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是什么影響了測功機(jī)使用精準(zhǔn)度 |
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底盤測功機(jī)是一種在室內(nèi)不解體檢測汽車底盤輸出功率，用以模擬汽車在實際行駛時的阻力，測定汽車的使用性能以及檢測汽車的技術(shù)狀況，診斷汽車故障的設(shè)備。
一、底盤測功機(jī)的類型 底盤測功機(jī)按照轉(zhuǎn)鼓（滾筒）的數(shù)量可分為單轉(zhuǎn)鼓試驗臺和雙轉(zhuǎn)鼓試驗臺。單轉(zhuǎn)鼓試驗臺轉(zhuǎn)鼓直徑大，為１５００ｍ～２５００ｕｍ〕。車輪支承在單轉(zhuǎn)鼓上轉(zhuǎn)動時接近于在平路上的滾動。因此， 試驗精確度高，試驗臺價格高，主要用于科學(xué)實驗。雙轉(zhuǎn)鼓試驗臺轉(zhuǎn)鼓（又稱滾筒）直徑一般在 １８５ｍ～５００衄，車輪支承在兩個滾筒上轉(zhuǎn)動就有別于在道路上的滾動，因此降低了試驗精確度。 試驗臺價格低，僅為單轉(zhuǎn)鼓的幾十分之一。按照電渦流機(jī)的冷卻方式可以分為水冷式底盤測功 機(jī)和風(fēng)冷式底盤測功機(jī)。按照加載方式和檢測狀態(tài)，底盤測功機(jī)可分為慣性式和測力式，前者 加載裝置為慣性飛輪，加載量無法精確調(diào)整和自動控制，適用于汽車動態(tài)動力性檢測；后者有加載測力裝置，可實現(xiàn)動力性穩(wěn)態(tài)檢測，加載裝置通常為電渦流機(jī)。按底盤測功機(jī)功率吸收裝置類型可分為電渦流式、水力式和電力式。水力式功率吸收裝置的可控性較電渦流式差，電 力式測功機(jī)的成本比較高，故一般采用電渦流式功率吸收裝置。 汽車綜合性能檢測站主要用雙滾筒式鍘力式底盤測功機(jī)。下面只闡述雙滾筒測力式底盤測 
二、底盤測功機(jī)的功能用于汽車綜合性能檢測站的底盤測功機(jī)，一般不只是簡單的檢測汽車的輸出功率，而具有滿足其它檢測作業(yè)需要的其他功能，主要有：
（１）、汽車動力性測試。模擬汽車運行工況，測定汽車驅(qū)動輪驅(qū)動力（或牽引力）、輸出功 率、最高車速、加速時間以及相應(yīng)的特性。
（２）、燃料經(jīng)濟(jì)性和汽車排氣排放污染物測試。模擬汽車運行工況，測定燃油消耗量和排 氣排放污染物（在我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，ＡＳＭ工況法所使用的底盤測功機(jī)與測功用底盤測功機(jī)在結(jié) 構(gòu)上不盡相同）。
（３）、汽車技術(shù)狀況檢測、故障診斷。如：模擬汽車運行工況，檢測底盤傳動系阻力、滑 ２Ｒ０ 行距離、滑行時間、車速表和里程表誤差等，診斷發(fā)動機(jī)故障以及底盤異響與振動、離合器滑 測定汽車驅(qū)動輪輸出功率是底盤測功機(jī)最基本的功能，而模擬運行工況衍生檢測汽車排氣排放污染物等功能，一般通用底盤測功機(jī)均不具有。
三、底盤測功機(jī)的檢測原理 在室內(nèi)檢測汽車底盤的輸出功率，汽車相對地面是靜止不動的，因此必須創(chuàng)造一個使汽車能輸出所具有的動力的運行條件，即底盤測功機(jī) 應(yīng)有一種活動路面，使汽車能產(chǎn)生相對運動，同 時還能制造行駛阻力，以平衡、吸收汽車輸出的動力。這樣底盤測功機(jī)的基本構(gòu)成應(yīng)有：模擬路面的滾筒系統(tǒng)，模擬行駛阻力的加載系統(tǒng)和測量、控制系統(tǒng)。 檢測時，被測汽車驅(qū)動輪３支承在雙滾筒上，驅(qū)動輪３帶動滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒就相當(dāng)于活動路面，使汽車產(chǎn)生相對行駛。與滾筒串接的加載裝置用定子５對其轉(zhuǎn)子４施加制動作用，進(jìn)行加載，增加滾筒轉(zhuǎn)動的阻力。汽車驅(qū)動輪為帶 動滾筒轉(zhuǎn)動必須輸出相應(yīng)的動力以克服滾筒轉(zhuǎn)動的阻力（即汽車行駛阻力）。 這樣就可根據(jù)檢測的需要調(diào)節(jié)、控制汽車的運行阻力。汽車等速運轉(zhuǎn)時，驅(qū)動輪輸出的動 力與滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動阻力平衡。汽車加速、滑行時的慣性阻力由與滾筒串接的飛輪組２的轉(zhuǎn)動 慣量模擬。驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速（車速）由測速傳動器測取。 加載裝置的定子５對轉(zhuǎn)予４進(jìn)行加載的同時，也受到大小相等、方向相反的力矩作用，此 反力矩使定子繞其軸擺動并經(jīng)一定長度的桿臂傳給測力傳感器６，測量裝置便將測定的力矩及 車輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)速換算為驅(qū)動輪的輸出功率或驅(qū)動力。 加載裝置所吸收的功率、力矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如下： Ｐ＝１／９５５０ Ｆ－Ｌ ｎ＝１／９５５０ ｎ，ｋＷ式中：Ｐ一加載裝置所吸收的功率，ｋｗ； Ｆ一測得的作用于定子的反力，Ｎ： Ｌ一測力臂長度，ｍ； Ｍ一加載裝置吸收的力矩，Ｎ ｎ一滾筒轉(zhuǎn)速，ｒ／ｍｉｎ控制系統(tǒng)按照檢測的需要，根據(jù)測力和測速傳感器反饋的信息，向加載裝置發(fā)出增減滾筒 ２Ｒ１ 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動阻力的指令（即增減汽車行駛阻力），以調(diào)節(jié)和控制汽車驅(qū)動輪輸出的功率，進(jìn)而實現(xiàn)運行工況的模擬。
四、影響底盤測功機(jī)測試精度的因素:
１、檢測工況的控制精度對汽車底盤輸出功率測試精度的影響發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置一定時，車速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是對應(yīng)的，而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)輸出功 率對應(yīng)，一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的是單一的、確定的輸出功率，這樣驅(qū)動輪輸出功率便隨檢測 車速而異。車速偏離要求（設(shè)定）車速，就導(dǎo)致驅(qū)動輪輸出功率的偏差，同樣會引起動力性 檢測的誤差。為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，恒速控制誤差應(yīng)不大于０．２ｋｍ／ｈ，恒扭矩控制誤 差應(yīng)不大于４－１％Ｆ．Ｓ，恒電流控制誤差應(yīng)不大于０．５％。此外，在底盤測功機(jī)的顯示屏上應(yīng)同 時顯示設(shè)定檢測車速和實際檢測車速，以供檢測人員評判檢測結(jié)果的可靠性。 檢測車速偏離要求車速的現(xiàn)象在低速時尤為明顯，有的底盤測功機(jī)甚至在檢測車速小于 ４０ｋｍ／ｈ時就不能穩(wěn)定工作，而４０ｋｍ／ｈ左右的車速多是中型車最大（額定）轉(zhuǎn)矩檢測工況的檢測車速。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，除底盤測功機(jī)控制系統(tǒng)軟、硬件外，所用加載的電渦流機(jī)低速區(qū)的加載特性與被檢汽車匹配不當(dāng)也是重要的因素。
２、底盤測功機(jī)內(nèi)阻的功率損耗對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 底盤測功機(jī)的內(nèi)阻是指底盤測功機(jī)傳動系在傳遞動力時存在的阻力，它主要是由各動配合副 （包括支承軸承、連軸器、升速器等）在相對運動中存在機(jī)械摩擦引起的機(jī)械阻力構(gòu)成。機(jī)械阻 力（Ｆ）一般為定值，不受配合副相對運動速度（ｖ）的影響，故Ｆｖ即為克服底盤測功機(jī)運動機(jī) 件機(jī)械阻力所消耗的功率。底盤測功機(jī)機(jī)械阻力的大小主要取決于傳動系的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的制造工 藝水平，只要生產(chǎn)廠的制造工藝穩(wěn)定，其內(nèi)阻應(yīng)穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，生產(chǎn)廠應(yīng)將這一范圍內(nèi)的 均值內(nèi)阻告之用戶，以便用戶對檢測結(jié)果進(jìn)行修正。如不進(jìn)行修正，則會導(dǎo)致對檢測結(jié)果誤判。 用倒拖方法可以測出不同車速下底盤測功機(jī)的機(jī)械阻力所消耗的功率（不含升速器的機(jī) 械損耗），如圖２所示。 Ｐ機(jī)械阻 圖２底盤測功機(jī)內(nèi)阻所消耗的功率與車速的關(guān)系 ２８２ 由于臺架阻力消耗了汽車部分驅(qū)動力功率，在檢測汽車底盤輸出功率時，必須計入機(jī)械阻力所消耗的功率。 另外，時期有些底盤測功機(jī)在滾筒與功率吸收裝置間安裝有升速器，要求升速器外殼必 須是浮動的，并安裝拉壓傳感器以檢測傳動扭矩。由于升速器的攪油損失和機(jī)械損失不僅與 加注潤滑油量的多少有關(guān)，而且還隨溫度的變化而變化，液力阻力的大小還與齒輪副的運動速度密切相關(guān)，使臺架機(jī)械損失難以測得，增大了檢測誤差。
３、風(fēng)冷式電渦流機(jī)對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 圖３風(fēng)冷渦流機(jī)恒速工作時最大制動力矩隨時間變化的關(guān)系風(fēng)冷式電渦流測功機(jī)是靠做成風(fēng)扇狀的轉(zhuǎn)子散 熱，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，冷卻風(fēng)扇自身將消耗一定的驅(qū)動功率，且與轉(zhuǎn)子速度的三次方成正比，檢測車速越高， 風(fēng)冷電渦流機(jī)功率消耗就越大，而底盤測功機(jī)測得的 功率中卻未包含測功機(jī)自身散熱所消耗的功率。因此，當(dāng)?shù)妆P測功機(jī)安裝有風(fēng)冷式電渦流功率吸收裝置 時，必須給出風(fēng)扇消耗功率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（或車速）的 數(shù)學(xué)模型，以便計入底盤輸出功率中。如果不計冷卻 風(fēng)扇所消耗的功率，那么底盤測功機(jī)的檢測準(zhǔn)確度就 毫無意義了。此外，風(fēng)冷式電渦流測功機(jī)不能測量較 大的持續(xù)功率。如，有的國產(chǎn)底盤測功機(jī)采用的西班 牙弗雷納薩公司生產(chǎn)的Ｆ１６—１６０ＥＬＣ－ＬＣＷ型風(fēng)冷式電渦流機(jī)的最大制動力矩隨著工作時間的延 續(xù)顯著下降。渦流器以６００ｒ／ｍＪｎ的轉(zhuǎn)速連續(xù)工作１２ｍｉｎ的最大制動力矩只有初始值的４０％（圖 ３），渦流機(jī)連續(xù)工作的轉(zhuǎn)速越高，最大制動力矩下降值就越大。一般風(fēng)冷式電渦流測功機(jī)持續(xù) 測功的能力只有冷態(tài)的１／４—１／６。如美國如系列底盤測功機(jī)采用的ＭＤＣＣｌ００系列的風(fēng)冷電渦 流測功機(jī)冷態(tài)最大吸收功率４１１ｋＷ，持續(xù)最大吸收功率僅６９ｋＷ。有的底盤測功機(jī)產(chǎn)品樣本只提 供加載裝置的最大吸收功率，而不標(biāo)明加載裝置的形式和規(guī)格，這就有誤導(dǎo)用戶之嫌。有的采 用風(fēng)冷電渦流器的國外底盤測功機(jī)在銘牌上明確標(biāo)示測功機(jī)連續(xù)工作不應(yīng)超過１２ｍｉｎ。由于汽 車綜合性能檢測站單車測功時間很短，因此在檢測頻率不高時，風(fēng)冷式底盤測功機(jī)性能穩(wěn)定： 頻率很高時應(yīng)注意讓電渦流機(jī)充分冷卻，否則會影響檢測精度。
４、車輪滾動阻力對汽車底盤輸出功率測試精度的影響 眾所周知，底盤測功機(jī)測得的驅(qū)動輪輸出功率不含檢測時的車輪滾動阻力消耗的功率，而 這一部分的功率消耗取決于底盤測功機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能、輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等。同一輛汽 ２８３ 車在不同型號的底盤測功機(jī)上，在同一檢測工況下測得的驅(qū)動輪輸出功率將不相同。這種不一 致能造成誤判，從而使動力性檢測失去公正性和權(quán)威性。所以，對其影響因素分析是必要的， 具體分析如下： （１）安置角對車輪滾動阻力的影響 動力性檢測時，汽車車輪以兩點弧線相接支承在滾筒上，車輪承受靜態(tài)支承反力的分布取 決于車輪在滾筒上安置角（ｎ＝ａｒｃｓｉｎＬ／（Ｄ＋ｄ），即車輪與滾筒接觸點的切線方向與水平方向 的夾角），顯然安置角（ｎ）的大小由滾筒直徑（ｄ）、兩滾筒軸距（Ｌ）和車輪直徑（Ｄ）（輪胎 規(guī)格）確定。滾筒中心距Ｌ是指底盤測功機(jī)前后兩排滾筒支承軸線之間的距離，隨著滾筒中心 矩的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支承力也隨之增大，這樣將導(dǎo)致車輛 在測功機(jī)臺架上運行滾動阻力增大。 通常同一型號底盤測功機(jī)的Ｌ、ｄ值都是固定不變的，這樣同一型號底盤測功機(jī)用于不同 規(guī)格車輪時，安置角各不相同，車輪與滾筒的接觸狀況差異明顯，輪胎的變形阻力和摩擦阻力 因此而異。同規(guī)格輪胎在不同型號底盤測功機(jī)上的安置角，因滾筒直徑（ｄ）和滾筒軸距（Ｌ） 差別，也明顯不回。同型號同一輛汽車在不同型號底盤測功機(jī)上檢測動力性時，由于安置角的 明顯差別，使輪胎的變形阻力和摩擦阻力完全不同，克服車輪滾動阻力消耗的功率也就有多有 少，從而導(dǎo)致同一輛汽車在不同型號底盤測功機(jī)上可測得大小不同的驅(qū)動輪輸出功率。 （２）滾筒直徑、表面狀況對車輪滾動阻力的影響 不同型號的底盤測功機(jī)，即使車輪安置角相同，由于滾筒直徑不同，車輪在滾筒上的滾動 阻力也明顯不同。因為車輪與滾筒接觸面的大小取決于滾筒直徑。滾筒直徑減小，滾筒曲率就 增大，車輪滾動的遲滯損耗都將因此增大，車輪滾動阻力便隨之增大，輪胎的溫升也隨之增大。 滾簡直徑對在其上滾動的車輪的滾動阻力有著相當(dāng)大的影響。為減小滾筒直徑對車輪滾動阻力 的影響，ｄ值是越大越好。國外早已有滾筒直徑為５００岫的雙滾筒式底盤測功機(jī)，但ｄ值過大， 將增加滾筒的加工難度，此外在線速度相等的狀況下，滾筒轉(zhuǎn)速將隨其直徑增大而降低，增加 了底盤測功機(jī)匹配電渦流機(jī)的難度。 在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運轉(zhuǎn)就越平穩(wěn)，當(dāng)車速一定時 滾動阻力系數(shù)的波動范圍就越小，故滾動阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。 國內(nèi)在用的底盤測功機(jī)滾筒表面有兩種，一種是常見的光滾筒即表面為經(jīng)處理的滾筒；另 一種是滾筒表面噴涂有耐磨硬質(zhì)合金。前者由于滾筒表面較光滑，其附著系數(shù)約為０．５，汽車 車輪在行走時，除滾動阻力外還有滑拖現(xiàn)象。后者采用表面噴涂技術(shù)，將滾筒表面的附著系數(shù) 提高到０．８左右，接近于一般路面的附著系數(shù)，則可避免滑拖現(xiàn)象。 ２Ｒ４ （３）輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)的影響 車輪滾動時，輪胎與滾筒的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承 面的相對剛度確定了變形的特點。當(dāng)彈性輪胎在硬質(zhì)的鋼制光滾筒上滾動時，輪胎的變形是主 要的，此時由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，是輪胎變形時對它做的功不能全部收回，此 能量消耗在輪胎各組成部分間摩擦及橡膠、簾線等物質(zhì)的分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化成熱能而消 失在大氣中。這種損失即為彈性物質(zhì)的遲滯損失。 輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)影響很大，氣壓低時在硬質(zhì)滾筒上輪胎變形大，滾動時遲滯損失增加，為了減少該項所引起的檢測誤差，要求在動力性檢測前必須將輪胎氣壓充至標(biāo)準(zhǔn)氣壓。
５、飛輪組的數(shù)量對動態(tài)檢測精度的影響 汽車在道路上行駛時，汽車本身就具有一定的慣性，即汽車的動能。汽車在底盤測功機(jī)滾筒上是相對靜止的，不具有平動（移）動能。檢測時汽車驅(qū)動輪帶動滾筒系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，由于系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量小于汽車的平動質(zhì)量，加速時不足以產(chǎn)生與汽車在道路上行駛的加速阻力，減速時，又不具有汽車在道路行駛的動能。為模擬汽車在非穩(wěn)定工況運行時的阻力，進(jìn)行非穩(wěn)定工況的性 能測試，如加速性能、滑行性能等，渦流機(jī)式底盤測功機(jī)必須配置模擬汽車質(zhì)量的裝置，通常 是配用機(jī)械式的轉(zhuǎn)動慣量裝置，即飛輪。飛輪轉(zhuǎn)動慣量是相當(dāng)于汽車平動（移）時的質(zhì)量。確定 的飛輪轉(zhuǎn)動慣量只適應(yīng)于質(zhì)量和車輪相同的同一車型汽車。車型不同，汽車的質(zhì)量和車輪規(guī)格 也不同。底盤測功機(jī)若要檢測不同車型的汽車，就必須按車型配備飛輪，這在機(jī)械上顯然是難 以做到，也不可取。 為簡化結(jié)構(gòu)，底盤測功機(jī)配置飛輪的基本原則是根據(jù)底盤測功機(jī)需要檢測的各車型系列汽車的質(zhì)量范圍（Ｉｎｍ。。～ｍ帕；）及保證確定的檢測精確度所允許的最大模擬質(zhì)基誤差氨），配置盡可 能少的飛輪。根據(jù)皿｜。ｍ。及珂０確定不同轉(zhuǎn)動慣量的飛輪數(shù)，并使各個飛輪能組合成若干個慣 量級，以模擬給定的汽車質(zhì)量范圍內(nèi)的各種車型汽車的質(zhì)量，且模擬誤差均不大于嘶。如，德 國申克５００系列底盤測功機(jī)裝有６個飛輪，可匹配級差為平動質(zhì)量５６ｋｇ的３２級轉(zhuǎn)動慣量（３２ 級的汽車平動質(zhì)量）。顯然測功機(jī)匹配的慣量級數(shù)越多，量程就越大，就能更準(zhǔn)確的模擬汽車 行駛的動能；而沒有飛輪的測功機(jī)就只能測定穩(wěn)定工況下的汽車性能，其功能就差多了；只有一個飛輪的測功機(jī)也只能匹配成兩級慣量，其量程小、適應(yīng)車型少。 目前由于對汽車臺架的慣量沒有制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因而國產(chǎn)底盤測功機(jī)所裝配的慣性飛輪的個數(shù)不同，且飛輪慣量的大小也不同，飛輪的個數(shù)越多，則檢測精度越高。
６、底盤測功機(jī)車型庫不完備對測試結(jié)果的影響汽車綜合性能檢測站使用底盤測功機(jī)對汽車動力性、滑行性能等項目進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果 ２８Ｓ 的評判與車型參數(shù)密切相關(guān)。目前使用中的底盤測功機(jī)不少車型參數(shù)庫不完備，對新增車型不能及時提供技術(shù)支持，有的雖有車型參數(shù)庫但不能根據(jù)車型參數(shù)自動選擇評價標(biāo)準(zhǔn)，完全依賴用戶自身的技術(shù)素質(zhì)來使用設(shè)備，這給技術(shù)水平不高的檢測站在使用上造成極大不便。這些檢 測站如果不能根據(jù)車型參數(shù)選擇相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，則檢測結(jié)果無論怎么準(zhǔn)確都毫無意義。
綜上所述，在使用底盤測功機(jī)進(jìn)行檢測時，應(yīng)充分考慮到各種影響檢測結(jié)果的因素，使檢測結(jié)果更具公正性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性，更好地為道路運輸業(yè)提供優(yōu)質(zhì)檢測服務(wù)。 |
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