滾筒反力式制動檢驗臺動態(tài)標定方法的研究

黃星+王麗芳

摘 要： 汽車行駛中，其安全性會受到制動性能的重要影響，因此，制動性能檢驗必須要定期開展。機動車行車以及駐車的制動性能檢驗時，臺試設(shè)備中主要的即為滾筒反力式制動檢驗臺，該檢驗臺的計量性能直接決定了檢測結(jié)果的準確性與可靠性，必須要定期計量檢定制動臺，保證其計量性能良好。但采用靜態(tài)計量檢定方法時，與實際制動臺的動態(tài)檢測過程并不相符，導(dǎo)致誤判時有發(fā)生。基于此，本文研究了滾筒反力式制動檢驗臺動態(tài)標定的方法。

關(guān)鍵詞： 滾筒反力式制動檢驗臺；動態(tài)標定；方法

前言：汽車檢測線中，基本都使用滾筒反力式制動檢驗臺檢測機動車的制動力，而制動臺自身精度極大的影響著測試結(jié)果的準確性，因此，定期檢定制動臺精度的工作受到高度重視。目前，砝碼檢定法、儀表檢定法為兩種常用的制動力標定方法，但這兩種方法均屬于靜態(tài)方法，存在不能將制動臺動態(tài)測試性能反映出來的問題，還需要研究出能解決此問題的檢定方法。

一、動態(tài)標定裝置結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計

（一）裝置結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段，成都成保、石家莊華燕、深圳大雷為主要的生產(chǎn)滾筒反力式制動檢驗臺的廠家，各廠家生產(chǎn)的制動臺基本具有相同的大體結(jié)構(gòu)，但在具體尺寸方面稍微存在差異?；诖朔N現(xiàn)狀，設(shè)計動態(tài)標定裝置時，應(yīng)對制動臺實際尺寸做出考慮，保證裝置可與各種類型相適應(yīng)。經(jīng)研究，本文最終設(shè)計的動態(tài)標定裝置結(jié)構(gòu)主要包含5部分，分別為伺服施力機構(gòu)、緩沖減震機構(gòu)、傳力梁機構(gòu)、銷軸測力機構(gòu)、支撐框架。

（二）零部件設(shè)計

本文研究時，最大示值狀況下，制動臺可以測試30KN的輪制動力，據(jù)相關(guān)標準，此時，檢驗臺滾筒直徑d應(yīng)為245mm。按照制動臺上力學分析結(jié)果，當處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，車輪承受制動力的最大值可通過相應(yīng)公式計算出來。由動態(tài)標定裝置結(jié)構(gòu)可知，設(shè)計該裝置過程中主要需要設(shè)計、選擇4種零部件：第一，滾珠絲杠，該零部件的作用為轉(zhuǎn)化旋轉(zhuǎn)運動，變?yōu)橹本€運動，根據(jù)相應(yīng)設(shè)計及計算，本文選擇SFI102005-4型滾珠絲杠，產(chǎn)于COMTOP公司，絲杠直徑20mm、導(dǎo)程5mm、動額定載荷1130kgf、靜額定載荷2380kgf、剛性25kgf/μm；第二，伺服電機，也稱之為執(zhí)行電動機，主要作用為執(zhí)行元件，電信號收到后，做出轉(zhuǎn)換，變?yōu)殡妱訖C軸上的角位移或角速度，再將其輸出，私服定位時，脈沖為主要依靠，本文選擇的伺服電機為SM系列交流永磁同步伺服電機，另外，選擇伺服電機時，還要選擇伺服驅(qū)動器，本文使用全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動器；第三，減速器，降速增扭為該零部件的主要作用，渦輪蝸桿減速器、諧波減速器、行星減速器比較常見，三者各具不同的優(yōu)缺點，結(jié)合本文具體設(shè)計情況，最終選擇渦輪蝸桿減速器，NMRV050型；第四，測力傳感器，本文所設(shè)計的動態(tài)標定裝置主要用于檢測制動臺的動態(tài)測試性能，因此，與制動臺測力傳感器精度相比，動態(tài)標定裝置的測力傳感器要具有更高的精度，基于上述要求，測力傳感器選擇CS-31-3t型[1]。

二、動態(tài)標定系統(tǒng)的硬件設(shè)計

（一）硬件組成

除動態(tài)標定裝置外，標定系統(tǒng)中還包含接近開關(guān)、信號采集裝置、工業(yè)控制計算機、點陣屏、顯示器、打印機等硬件。動態(tài)標定過程中，利用信號采集裝置，采集動態(tài)裝置中的相應(yīng)信號，經(jīng)處理后，再傳輸?shù)焦た貦C，工控機比較、處理接收到力值信號，并將結(jié)果傳輸至伺服電機，伺服電機根據(jù)結(jié)果，對動作做出相應(yīng)的調(diào)整。

（二）信號采集處理

首先，選擇信號采集中的I/O卡。接通或斷開接近開關(guān)時，傳出的信號屬于開關(guān)量，要想與計算機相連接，需通過并行I/O接口。對于典型的開關(guān)量I/O接口板卡，濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換、功率驅(qū)動為主要功能。本文在實現(xiàn)上述功能時，利用IPC5375卡，此卡是一種PC總線通用I/O模板，完全兼容PC總線，而且無論在哪個PC總線機箱內(nèi)的插槽，均可工作。另外，IPC5375卡具有獨立的各口地線以及相互獨立的兩個輸出口外部電源，能夠完全的隔離PC總線及被測/控設(shè)備，避免公共地線及電源干擾的存在，促進系統(tǒng)可靠性的提升。

其次，選擇信號采集中的A/D卡。多數(shù)情況下，模擬量信號為力值傳感器輸出的信號，為使相關(guān)的計算機處理順利進行，需進行轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字量信號，而具有轉(zhuǎn)換功能的工具即為A/D卡[2]。本文設(shè)計過程中以PCI8735A/D卡作為系統(tǒng)中的A/D卡，此卡將國內(nèi)外眾多同類產(chǎn)品優(yōu)點集于一身，具有穩(wěn)定的性能及極高的性價比，AD7321為其核心器件，速度非?？?，可兼容AD5250、AD8253。對于計算機PCI插槽來說，無論是哪個，均可兼容，也可在UVM-PC/AT槽內(nèi)直接插入。標定試驗過程中，因采集的信號包含兩種，所以通道選擇2個，而且增益設(shè)置為4倍。結(jié)束試驗后，在*.pci格式文件中自動保存采集的數(shù)據(jù)。

最后，選擇信號調(diào)理模塊。標定時，需處理力傳感器的輸出信號，如放大處理，處理之后才傳送到A/D卡處。力傳感器信號并非是數(shù)字數(shù)據(jù)，其自身也無法轉(zhuǎn)換，必須要調(diào)理之后才能轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。本文設(shè)計中選擇的信號調(diào)理模塊為A11B11B型，具有變送、轉(zhuǎn)換、運算等功能，能夠有效的調(diào)理模擬信號，變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)采集的目的。

（三）接近開關(guān)

接近開關(guān)，即無觸點行程開關(guān)，不僅能夠進行行程控制及限位保護，同時，最為非接觸型檢測裝置，還可對零件尺寸及速度做出檢測。霍爾接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)、光電式接近開關(guān)為目前比較常見的。本文中，由伺服電機驅(qū)動伺服施力機構(gòu)的拉桿，為避免機械碰撞的產(chǎn)生，將接近開關(guān)安裝于絲杠套筒的兩端，而拉桿屬于金屬物體，因此本文采用電感式接近開關(guān)。

結(jié)論：綜上，本文設(shè)計了一種用于檢測制動臺計量性能的動態(tài)標定系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，能夠有效的檢測汽車的動態(tài)制動性能，彌補靜態(tài)標定中存在的不足，提高檢測結(jié)果的準確性?！?/p>

參考文獻

[1]王洋，王廣成.影響滾筒反力式制動檢驗臺制動力標定的幾個問題[J].工業(yè)計量，2015，（S1）：170-171.

[2]劉運華.評定滾筒反力式制動檢驗臺的示值誤差測量結(jié)果不確定度[J].工業(yè)計量，2014，（S2）：296-297.