卡丁车制动检测.docx
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1、 卡丁车制动检测设计学号: 班级: 日期:2012.01.011制动性能检测简介1.1机动车制动性能检测的意义进入二十一世纪,中国机动车保有量持续增长,同时机动车安全运行成为人们日益关注的焦点。据统计在因汽车故障引起的事故中,制动系统故障占60以上。汽车有良好的制动性能,遇到紧急情况,可以化险为夷;在正常行驶时,可以提高平均速度,从而提高运输效率。随着汽车行驶速度的提高,汽车制动性能对保障交通安全尤为重要。为减少交通事故,我国有关法规明确规定在用汽车必须经过定期检验合格后才允许上路行驶,在汽车定期检验中,制动性能被作为判定车辆安全技术状况的主要因素。因此汽车制动性能好坏,是安全行车最重要的因素
2、之一,汽车制动性能检测是汽车性能检测诊断中的重点。制动性是保障机动车安全运行和取得预期运营行效益的最基本的使用性能,因此汽车制造厂,使用者,汽车维修和管理人员都很重视机动车的制动性。汽车业的迅速发展,对汽车检测行业和汽车检测设备提出了新的要求,传统的汽车检测方法已远不能适应现代的汽车检测了。随着我国加入WTO,汽车的一些标准和法规进一步与国际接轨,我国的汽车制动法规GBl2676。1999“汽车制动系结构、性能及试验方法也基本引用ECE R13(欧洲经济委员会汽车制动法规)的有关条款。目前,我国汽车检测站主要用检测制动力的方法来检验汽车的制动性能,但许多制动性能检测系统还不具备检验制动协调时间
3、的能力,使检测结果不能准确地反映汽车的实际制动效果,这个问题应引起足够的重视。因此,严格执行新标准,根据“智能化”、“自动化”的应用技术发展趋势,采用先进的设计理念和手段,设计一套功能齐全、性能良好,使用方便,具有高精度和高可靠性的汽车制动性能试验台,对提高汽车制动系统的设计制造水平和在用汽车的定期安全检验能力具有十分重要的意义。 机动车固有制动性在制动系结构定型生产后即已确定,在使用过程中随着制动系零部件磨损老化等制动性逐渐衰退,制动能力逐步下降。因此,了解并掌握机动车制动性衰退程度,就成为保障车辆安全运行的重要技术措施。检测是了解并掌握机动车制动性能的唯一途径。定期对机动车制动性检测可以判
4、断机动车能否上路运行,促使车主维持制动系处于良好技术状态,以保障人身及财产安全。制动性能检测系统是应用于新车研究开发的实验、新车的出厂检验和交通管理部门对上路车辆定期检验的测试装置 。1.2常用机动车制动性能检测方法简介汽车制动性能检测系统按工作原理可分为:反力式滚筒制动性能试验台和惯性式滚筒制动性能试验台两种。反力式滚筒制动性能试验台可以测出汽车各轮的最大制动力、拖滞力、制动平衡、协调时间等相关参数。它结构简单、工作可靠、易于控制、通用性好,使用方便,因此得到广泛地采用。惯性式滚筒制动性能试验台可以测出汽车的制动距离,它利用飞轮转动惯量来模拟汽车行驶的动能,且试验车速高,因此,比较接近于路试
5、试验工况,但是,惯性式滚筒制动性能试验台旋转部分的转动惯量比较大,因而结构复杂,占地面积大,且检测车型范围受到一定限制,所以,惯性式滚筒制动性能试验台主要是在特定领域中应用,特别是应用于新车研究开发阶段,使用范围要小得多。1.2.1 滚筒惯性式检测法 滚筒惯性式检测台由电动机、飞轮、滚筒、传动链条、转角传感器、速度传感器等部分组成。其结构如图1.2.1滚筒惯性式检测台结构图所示。滚筒惯性式检测台的滚筒相当于移动路面,检测时受检车轮支承在前后两滚筒上,前后滚筒通过链条联接为一体的滚筒,保持两滚筒有相同的转速。左右两滚筒组分别由驱动电机经离合器和变速器驱动旋转。左右滚筒组还分别设置了飞轮,以增加滚
6、筒系统的惯量,储存能量。 图1.2.1滚筒惯性式检测台结构图检测装置运行时,启动电动机带动受检车轮滚筒系统转动,达到设定检测速度后,通过离合器动作截断驱动力并急踩制动器。此时轮胎对滚筒表面产生了制动力,滚筒系统借助自身的惯性克服车轮施加的阻力,仍将继续转动,直至其转动动能被车轮制动器完全吸收才停止不转。为计量滚筒的转速,通常在滚筒组的主动滚筒上安装转角传感器,根据传感器在单位时间内发出的转角信号即可确定滚筒的转速。并用获得的数据分析制动性能。1.2.2滚筒反力式检测法 滚筒反力式制动台由左右各一对滚筒,滚筒驱动电机、减速器、离合器、传动链、测力传感器、速度传感器(磁电开关或磁电传感器)和指示控
7、制装置等构成。其结构如图1.2.2滚筒反力式检测台结构图所示。 图1.2.2滚筒反力式检测台结构图检测时,汽车待检轴车轮停驻在滚筒上(另一车轴支承在地面上)电机经过减速器驱动主动滚筒,主动滚筒通过传动链带动从动滚筒及车轮转动,达到固定的检测速度后,驾驶员急踩制动踏板自动车轮,电机仍然驱动滚筒转动,向车轮施加一个与制动力矩方向相反的转矩,直至受检车轮被制动住停止转动,滚筒相对车轮滑转时(接近抱死状态),电机才停止转动,截断滚筒的驱动力。此时,测力传感器测得的力值即是该检测条件下的车轮最大制动力。2基于反力式原理卡丁车制动检测台的结构设计2.1检测台功能(1) 检测台能够提供驱动小车的动力,使小车
8、模拟其在路面行驶(2) 能够检测小车左右轮的转速大小(3) 有独立调整左右车轮转速的功能(4) 能够显示小车左、右轮制动时的制动力2.2制动检测台的结构反力式制动检测台结构如图2.2-1所示本检测台由结构完全相同的左右两套车轮制动力测试单元和一套指示、控制装置组成。每一套车轮制动力测试单元由框架(试验台将左、右测试单元的框架制成一体)、驱动装置、滚筒组、测量装置等构成。其立体示意图如图2.2-2所示 图2.2-1反力式制动检测台结构图 图2.2-2反力式制动检测台立体结构示意图2.2.1驱动装置驱动装置由电动机、减速器和链传动组成。电动机经过减速器两级减速后驱动(或再通过链传动,见图2.2-1
9、)主动滚筒,主动滚筒通过链传动带动从动滚筒旋转。制动检测台测试车速都很低,且滚筒的直径较小,因此驱动电动机的功率较小,在此可选用功率为11kW的交流同步电机。减速器的作用是减速增矩,其减速比根据电动机的转速和滚筒测试转速确定。由于测试车速低,滚筒转速也较低,一般在40-lOOrmin范围因此要求减速器减速比较大,一般采用两级齿轮减速或一级蜗轮蜗杆减速与一级齿轮减速。2.2.2滚筒组每一车轮制动力测试单元设置一对主、从动滚筒。每个滚筒的两端分别用滚动轴承与轴承座支承在框架上,且保持两滚简轴线平行。滚筒相当于一个活动的路面,用来支承被检车辆的车轮,并承受和传递制动力。滚筒直径与两滚筒间中心距的大小
10、,对试验台的性能有较大影响。滚筒直径增大有利于改善与车轮之间的附着情况,增加测试车速,使检测过程更接近实际制动状况。但必须相应增加驱动电机的功率。而且随着滚筒直径增大,两滚筒间中心距也需相应增大,才能保证合适的安置角。这样使试验台结构尺寸相应增大,制造要求提高。因此选用的滚筒直径为240mm。从动滚筒与主动滚筒中心距为400mm。2.2.3第三滚筒设在主从滚筒间的直径较小的滚筒成为第三滚筒,如图2.2-3所示。其既可自转,又可借支臂上下摆动,平时由弹簧使其保持在最高位置,受检时受检车轮将其压下,支臂弹簧就使第三滚筒与车轮保持可靠接触,受检车轮带动第三滚筒一起转动。第三滚筒上有转速传感器,可获知
11、时间车轮的转动状况。当左右车轮转速在允许范围内达到转速相等时,开始制动受检车轮,车轮转速下降至接近抱死时,制动台控制系统根据传感器发出的相应信号便立即停止驱动电机转动,截断主动滚筒的动力,反正主动滚筒继续旋转剥伤轮胎和保护驱动电机。 2.2-3第三滚筒示意图受检车轮未制动减速之时,滚筒时间车轮和第三滚筒线速度一致,均等于主动滚筒的驱动速度,主动滚筒的驱动速度是由驱动装置确定,为恒定值。在时间车轮制动减速后,就会相对主动滚筒产生滑移,第三滚筒线速度与受检车轮一致,由此可确定受检车轮制动时的转动状况,计算出受检车轮滑移率(主动滚筒线速度-受检车轮线速度)/主动滚筒线速度。2.2.4制动力测量装置制
12、动力测量装置主要由测力杠杆和传感器组成。测力杠杆一端与传感器连接,另一端与减速器壳体连接,被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕主动滚筒(或绕减速器输出轴、电动机枢轴,见图2.2-1)轴线摆动。传感器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力(或位移)转变成电信号输送到指示、控制装置。制动台制动力测量原理如下图1-2。制动力测量装置由测力杠杆,S型压力传感器等组成。测力杠杆一端与传感器连接,另一端与减速器壳体连接,被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕主动滚筒(或绕减速器输出轴、电动机枢轴)轴线摆动。传感器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力(或位移)转变成电信号输送到指示、控制装置。2.3
13、工作原理及工作步骤被测车辆先由举升装置放在在测试台上;然后由制动台检测其制动性能,测力滚筒支撑被测车辆的左、右车轮,此时小滚筒(测转速得第三滚筒)被车轮下压,其表面与车轮表面紧密接触。制动试验台接通电源,测力滚筒在电机驱动下转动,并以一定速度(-般为2.5km/h)带动被测车辆车轮转动,同时小滚筒也在车轮的带动下转动;当左右轮转速达到要求的相同转速时开始踩下制动踏板,车辆制动开始,此时通过触发程序采集模块实现制动力传感器和磁电开关转速传感器采集的同步性和对应性采集制动力,采集卡在检测软件程序驱动下对左、右车轮制动力信号和转速信号进行同步采集,并将信号输入计算机,通过LabVIEW开发的虚拟仪器
14、后面板对信号进行处理、运算分析,得出制动力、制动速度、制动时间等性能参数,然后存储数据并在虚拟仪器前面板中实现动态显示。检测系统工作流程图如图2.3图所示。2.3.1检测时力学原理分析进行车轮制动力检测时,被检汽车驶上制动试验台,车轮置于主、从动滚筒之间,放下举升器(或压下第三滚筒,装在第三滚筒支架的行程开关被接通)。通过延时电路起动电动机,经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮低速旋转,待车轮转速稳定后,测得车轮拖滞力。接着,驾驶员踩下制动踏板,车轮在滚筒上的受力如图2.3-1.所示。筒的现象,则滚筒车轮的荷重G分别由前、后滚筒承受,N1、N2为前后滚筒对车轮的反力。驱动电机驱动滚筒转动,滚
15、筒通过对车轮的切向摩擦力以、克服车轮制动器的摩擦力矩(制动器制动力矩Tu)、带动车轮转动。滚筒对车轮的切向摩擦力的大小受制于正压力(支反力)N1、N2摩擦系数(车轮与滚筒间的附着系数)、为车轮在滚筒上的滚动阻力矩,w为车轮转速。受检车轮在滚筒台上制动时,支承在地面的非测试车轮通过车桥对受检车轮轴作用有水平推力F。图中的为车轮在滚筒上的安置角。 式中:L前、后滚筒中心距;D车轮直径;d滚筒直径。根据力学平衡条件;并忽略车轮滚动阻力和车轮弹性变形对车轮受力的影响,可建立车轮受力的平衡方程:X=0,(N1N2)sina+(Fx1+Fx2)cosa-F=0 y=0,(N1+N2)cosa-(Fx1-F
16、x2)sina-G=0M=0,(Fx1+Fx2)D/2-Tu=0若受检车轮制动时充分利用了车轮与滚筒间的附着条件,又未产生把受检车轮推向后滚推动车轮的切向摩擦力的最大值为:、解得在受检车辆不发生后移的情况下,滚筒所能产生的附着力()便是制动台能测得的最大制动力。滚筒反力式制动台能测得的最大制动力受车轮安置角、滚筒的附着系数和水平推力F的制约。在、形成的反作用力矩作用下,减速器壳体与测力杠杆一起朝滚筒转动相反方向摆动,测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。从测力传感器送来的电信号经放大滤波后,送往AD转换器转换成相应数字量,经计算机采集、存贮和处理后,对制动力一时间曲线
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