《卡丁车制动性能检测系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卡丁车制动性能检测系统（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、卡丁车制动性能检测系统一、汽车制动性能检测简述汽车的制动性能是指汽车在行驶中能强制地减速以至停车，或下长坡时维持一定速度的能力。主要由四个方面来评定：1. 制动效能:包括制动距离,制动减速度,制动力,制动时间 2. 制动效能的恒定性:指制动过程中,制动器的抗热衰退能力,水湿恢复能力 3. 制动的方向稳定性:在制动过程中,不发生跑偏,侧滑和转向能力 4. 制动操纵轻便,反应灵敏性是制动操纵省力,制动力迅速而平稳增加,放松踏板,制动迅速解除,在行驶中不出现自行制动现象等制动系统的技术状况不好,将导致事故的发生,必须对汽车的制动装置和制动性能进行严格检测,定期维护。检测方法有:路试检测法和台试检测法
2、。路试法使被测车辆沿着试验车道的中线行驶，至高于规定的初速度后置变速器于空档，当滑行到规定的初速度时急踩制动踏板，使车辆停住。路试法受人的主观和试验条件如速度、负载、路面、轮胎类型和风阻差异的影响很大，并且因为车辆在制动过程中，车辆被抱死是的制动力不是最大，其有效制动力比最大制动力约小了 5%-25%。台式检测是用制动器试验台来检测制动效能,通过测出的各车轮的制动力来评价制动效能。采用制动试验台检测制动性能具有迅速,准确,经济,安全,不受外界自然条件的限制,以及试验重复性好和能宣测出各车轮的制动力或制动距离等优点。制动试验台现以单轴反力式滚筒制动试验台(测制动力式)应用最为普遍。本论文即介绍一
3、种适宜在实验室内使用的台试检测设备：惯性式制动力检测台。二、滚筒惯性式检测机构的结构及其原理2.1滚筒惯性式制动检测基本原理惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，试验台上各对滚筒分别带有、轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当。因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性，制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机或汽车发动机的动力)已被切断。但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得制动时间或减速度。惯性式滚筒制动
4、试验台按同时检测的轴数不同可分为单轴式、双轴式。双轴惯性式滚筒制动试验台的结构简图，如图 2-1 所示。图 21 双轴惯性式滚筒制动试验台简图1-飞轮 2-传动器 3、6-变速器 4-测速发电机 5、9光电传感器7- 可移导轨 8、12- 电磁离合器 10-移动架 11-传动轴 13-万向节 14-后滚筒 15-前滚筒 16-举升托板 17-移动架驱动液压缸 18-锁紧液压缸 19-第三滚筒 20-第三滚筒调节器试验时，被检车驶上试验台后，前、后滚筒组之间的距离可用液压缸 17 调节，调节后用液压缸 18 锁紧。由汽车发动机动力驱动轮驱动后滚筒组旋转，左右主动滚筒用半轴与传动器 2 相连，并经
5、变速器 3、万向节 13、电磁离合器12、传动轴 11、变速器 6、传动器 2 带动前滚筒及汽车前轮一起旋转。此时按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的飞轮 1 也一起旋转。当达到试验转速时，断开连接各滚筒的电磁离合器，同时作紧急制动。车轮制动后，滚筒飞轮依靠惯性继续转动，滚筒能转动的圈数相当于车轮的制动距离。在规定试验车速下，滚筒继续转动圈数取决于车轮制动器和整个制动系的技术状况。滚筒转动圈数由装在滚筒端部的光电传感器 5 转变为电脉冲送入计数器记录，在滚筒的端部还装有测速发电机 4 测定试验车速。为防止汽车制动时向后窜出，在后滚筒组后装有第三滚筒 19。 这种动态检验制动性能的使用方法的试验
6、条件接近汽车实际行驶条件，具有在任何车速下进行制动测试的优点。但这种试验台旋转部分分转动惯量较大，因此其结构较复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制，所以应用范围不如反力式来得广泛。我们对卡丁车在台架上的受检过程进行分析。卡丁车驶上台架后滚筒借助受检车辆的动力驱动旋转，卡丁车的驱动力经驱动轮带动台架后滚筒组（后轮驱动）或前滚筒组（前轮驱动）转动，并经传动轴带动前（或后）滚筒组同步转动。卡丁车在台架上的运行速度由受检车控制。检测 车速通常在 40-70km/h,达到设定检测速度后，即脱档急踩制动。车轮制动后，卡丁车滚筒系统依靠其具有的转动动能（惯性） ，仍能继续转动，直至车轮制动器将转动
7、动能全部吸收，卡丁车车轮滚筒系统才停止转动。显然，车轮急制动时，滚筒转过的转数，即为相应的制动距离，滚筒的角减速度即是车轮的制动减速度。从而，就可据此判别汽车制动能力的好，差。滚筒系统的驱动电机的转速是恒定不变的，需要的检测车速是靠变速器来调节。为计量滚筒的转速，通常在滚筒组的主动滚筒上安置转角传感器，根据传感器在单位时间内发出的转角信号即可确定滚筒转速，在设定的时间内的滚筒的转速差即是滚筒的减速度。通过计算机对制动台的数据采集，处理，显示和控制。22 检测原理对各种数据的分析惯性式滚筒台的滚筒相当于移动路面，检测时，转动的滚筒系统便具有转动动能，相当于汽车在道路上行驶的平动动能。卡丁车制动时
8、，虽然切断的滚筒系统的驱动力，轮胎对滚筒表面又产生了阻力（制动力） ，滚筒系统借自身的惯性（转动动能）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。显然，滚筒转动的多少、转动的快慢和时间的长短，在滚筒系统惯量一定时，完全受车轮制动力的制约。由此，在车轮与滚筒间无滑移的条件下，通过测得滚筒在卡丁车制动过程的转数、快、慢和时间，即等同于卡丁车轮的制动距离、制动减速度和制动时间。汽车在道路上行驶的动能为汽车的平动动能与转动动能之和，即221IWmv式中： m-50 千克；v-卡丁车的平均速度;I-卡丁车的转动惯量；W-卡丁车车轮角速度。汽车在惯性制动台上检测时，车台
9、系统的动能（设汽车前、后轴均在制动台的滚筒上）为汽车的转动动能与制动台滚动系统的转动动能之和，即221CII式中： I-卡丁车转动惯量（主要是车轮的转动惯量） ；W-卡丁车车轮角速度；-滚筒系统的当量转动惯量（相对主动滚筒轴线的转动惯量） ；CI-滚筒系统的角速度。W惯性式滚筒制动台要模拟卡丁车道路行驶的动能，必须使汽车在惯性台上运转时车台系统的动能与卡丁车道路行驶时的动能一致，即222211CWIIImv则 IC即惯性式滚筒制动台的转动动能应等于汽车道路行驶的平动动能 若滚筒表面附着系数足够，车轮在滚筒上转动不产生滑转，即滚筒与车轮的线速度相等，且均等于汽车行驶速度 v,即vWRC式中：Wc
10、、W-滚筒、车轮角速度； Rc、R-滚筒、车轮半径。则有 2CmRI2.3制动检验方法1检验前仪器及车辆准备(1) 检验台滚筒表面清洁，无异物及油污，仪表清零。(2) 车辆轮胎气压、花纹深度符合标准规定，胎面清洁。(3) 将踏板力计装到制动踏板上。2检验程序检测时，先将被检车辆停置于车辆制动性能检测试验台上，将两后轮置于量滚筒之间，然后启动计算机。使用编制的软件设定车轮转速预期值，工机控制变频器实现加速启动，电机驱动滚筒，滚筒带动车轮，最终使车轮达到设定的制动初速度。制动时，按规定踏制动踏板。车轮制动后，实心滚筒在惯性作用下继续转动，由安装在主动滚筒端部的转角传感器精确纪录的滚筒圈数即相当于车
11、轮的制动距离。两轮制动距离的差则对应表现出车辆制动跑偏量。制动初速度、制动减速度、制动距离等重要数据和这些参数相对于制动时间等参数的完整变化曲线都可方便、直观地显示并且被自动存储纪录下来。三、数据采集系统和程序设计3.1车轮转速等数据的检测，信号的传递和数据采集3.1.1 检测系统硬件结构整个检测系统的硬件部分主要由线性集成霍尔传感器、8031 单片机以及输入输出部分等组成，其结构框图如图3-1 所示。本系统是两级分布式的检测控制系统，下位机是以单片机为核心的独立智能单元，可以独立完成参数的检测及控制任务。上位机以微型计算机为主，为管理级，主要用来完成参数检测时的协调工作、检测数据入库以及必要
12、的数据分析工作。上位机和下位机之间采用串行通讯方式来完成数据管理和信息的交换工作。如果受到检测条件的限制，作为下位机的单片机系统可以脱离微机的控制，独立地完成车速的高精度检测任务。霍尔传感器信号输入处理电路8031单片机打印接口显示接口通讯接口图3-1 检测系统结构框图3.1.2 检测系统软件结构在软件设计中充分利用单片机资源进行模块化设计，使软件结构清晰。系统主程序分为以下几个功能模块：测量子程序模块，计算车速子程序模块，串行通讯子程序模块，显示子程序模块，键盘扫描处理程序模块和打印子程序模块。主程序流程图如图4-2 所示。申请通讯?开始初始化扫描键盘车速计算数据采集数据存储显示及打印通讯处
13、理继续检测?结束是是否否图3-2 主程序流程图3.1.3 检测方法转速传感器的核心元件选用UGN3503 大信号输出集成霍尔电路，它是由电压调整器、霍尔元件、带温度补偿的差动放大器和输出级等组成，采用射级输出形式，输出与磁感应强度呈线性关系，线性度非常好，且输出电阻小，温度性能好，其基本构成如图4-3 所示。电压调整器霍尔元件差动放大器 输出级图3-3 集成霍尔电路构成框图我们采用的是双滚筒试验台，被检测的轮速转换为滚筒的转速。转速传感器由永磁体、集成霍尔电路及电平转换电路组成。在滚筒端面的圆周边缘等距离地布置若干数量的高磁能积、高矫顽力的钕铁硼永磁片，具有较强的表面磁感应强度，集成霍尔元件固
14、定在距磁片端面13mm 处。滚筒转动时带动磁片转动，使磁片与霍尔元件的相对位置发生变化。当磁片靠近霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁感应强度B 增大，从而产生较强的霍尔电势，经差动放大器放大后，最后由输出级输出高电平。当磁片离开霍尔元件时，磁感应强度B减弱，输出级输出为低电平。这样，车轮在转动过程中，霍尔传感器输出为连续的脉冲信号，其频率与转速成正比关系。采用大信号集成霍尔传感器，其输出电压U4 的高电平可达到5V，故采样所得到的信号无需经过放大处理，可直接整形后送入8031单片机进行轮速计算等数据处理工作。3.1.4 轮速计算方法与精度分析当车轮转动时，霍尔元件输出连续脉冲信号，此时的轮速计算就是
15、将脉冲频率转换为车轮的转速。目前，常用的轮速计算方法有以下几种：频率法、周期法和多倍周期法。这里，我们在总结了多倍周期法的计算原理、分析了计算误差原因和实际使用过程中的局限性的基础上，提出了一种新的轮速计算方法轮速计算的精度自适应方法。这种方法在保证各频带轮速计算精度的同时，也能满足本系统检测的实时性的要求，较好地克服了传统轮速计算方法的局限性。3.2 轮速计算多倍周期速V 计算公式为：fZr)/2(（7）式中：r滚筒半径Z磁片数量f轮速脉冲频率对于确定的系统，2r/Z 为常数，所以轮速计算的误差分析转换成频率f 的误差分析。对于轮速低频测量，周期法有较高的精度，对于轮速高频测量，频率法有较高的精度。因此，如果把周期法与频率法结合起来，采用轮速脉冲周期倍乘的措施，可以展宽轮速测量范围，提高测量精度，这就是多倍周期法。3.2.1 计算原理轮速脉冲信号按固定的分频数进行分频，使得被测周期得到倍乘，计算轮速脉冲频率f 公式为：Tmf11（8）式中：m1周期倍乘数T1实际轮速频率信号的周期Tm1 分频脉冲周期在实际的软件实现过程中，m1 分频脉冲周期T总是换算成N 个时标信号周期 0 进行计算，这时可认为T=N 0，即轮速脉冲频率计算公式为：)/(01mf（9）3.2.2 精度
