汽车制动器开发与应用解析.ppt

国家非金属矿制品质量监督检验中心 引言 基于汽车安全性考虑, 汽车制动器台架试验已成为制动器强制检定项目, 它模拟汽车的制动过程, 通过不同初始速度、制动力矩的制动过程，以总成台架试验的方式，测试制动过程中的摩擦扭矩、制动速度、制动减速度、制动距离、摩擦片的温度变化等参数，来测试制动器总成的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等项性能, 实现惯量模拟则是汽车制动器台架试验的重要内容之一。 引言 在传统的机械惯量模拟台架试验机中，采用人工加减固定大小的机械惯量轮的方法，实现汽车模拟惯量的组合，存在惯量组合有偏差，人工操作繁琐的问题。 本试验机采用电惯量模拟汽车机械惯量的方式进行汽车制动器总成及摩擦片的台架试验。 电惯量台架试验机的结构 电惯量台架试验机的结构 本系统采用电、气、液相结合的方式，电惯量模拟的汽车制动器台架试验系统, 它结合了气压传动和液压传动的优点, 如响应速度快、负载刚度高、设备成本低等。 系统中一侧为传动侧，包括电机直接驱动主轴系统，主轴上连接紧急制动轮、基本惯量轮和制动盘；另外一侧为制动侧，包括滑台、扭矩传感器和制动钳，当制动器尺寸不同时，通过移动滑台的位置进行调整。 电惯量台架试验机的结构 电惯量台架试验机的结构 由于待模拟的汽车种类较多等, 采用传统的机械惯量汽车台架在每次试验前都需要更换惯量轮。在每次更换惯量轮后还要调整控制系统的各种参数；试验人员每次更换惯量轮操作繁琐，而且模拟的惯量，采用现有的不同层级的机械惯量轮来组合，组合出的惯量轮的结果，受到最小惯量轮的级别限制，模拟的惯量可能与测试的汽车惯量不同。因此，采用一种新型的模拟汽车惯量的方法，能够节省大量的试验空间和时间。 台架试验机的测控原理 电惯量模拟制动器惯性试验台由制动器试验台台体、工业控制计算机测控DAC(Data Acquisition Controlling)系统、直流调速电力拖动系统、电气控制与测试系统、液压制动伺服控制（Servo Control）系统、冷却和除尘系统六部分组成。 台架试验机的测控原理 检测制动器性能时, 将其安装在试验台上, 直流电机驱动主轴旋转。当转速达到模拟转速时, 制动钳工作，通过制动钳与磨擦盘之间的摩擦力，使制动器产生制动力矩, 迫使主轴停止转动, 在制动过程中测量制动力矩、制动减速度等参数。转动惯量由电惯量系统利用固定小飞轮和计算机控制电机进行联合模拟，即利用固定小飞轮模拟部分惯性能（主要用于补偿电机在低速时的控制性能），利用计算机控制电机模拟其余部分惯量（在整个制动试验期间，飞轮轴与电机轴不脱开）。 台架试验机的测控原理 台架试验机的测控原理 台架试验机的测控原理 台架试验机的测控原理 电惯量系统是制动器试验台测量控制系统的核心环节，该系统中运用的电惯量技术以电机模拟机械转动惯量，该技术的实现对制动器试验台将产生下列影响： （1）缩小试验台的结构尺寸，减轻其重量； （2）实现对模拟负载惯量进行无级调节； （3）大大完善了系统功能，提高了设备的加载精度和自动化程度； （4）电惯量系统的理论基础与控制方法，对具有大转动惯量的各类试验系统的控制方法研究和系统设计均有借鉴作用，如汽车台架试验系统、同步器试验台、车辆转鼓试验台等。 （5）采用电惯量模拟机械惯量，只使用一个基础惯量补偿低速段的速度控制特性，可以进行惯量连续的模拟试验；机械操作方便，避免惯量轮人工装配的烦琐，操作简单，使用和维护方便。 台架试验机的测控原理 速度检测采用OMRON编码器，速度检测准确；由于直流调速电机的响应速度快、负载刚度高、输出稳定。因此，本设备采用Z4系列西门子技术直流电机驱动，带动惯量轮旋转来模拟汽车在运行时的惯量。而采用英国欧陆590+的直流调速器来控制电机的转动速度和转动加速度，速度稳定，速度增减变化快，可以实现快速的增减速度，实现惯量的准确模拟。 台架试验机的测控原理 电惯量模拟的原理 汽车在制动时，通过制动器摩擦制动盘产生制动扭矩，使汽车逐渐停止下来，其制动减速度与制动扭矩成正比，与汽车惯量成反比； 台架试验机首先按照实际的车速，通过直流调速器电机带动基本惯量轮转动，使惯量轮带有一个与模拟的目标一致的初速度，用于模拟汽车行驶中的车轮的初始状态。再通过气液压力控制回路，给制动器加载，使制动器产生制动效果，从而模拟汽车刹车制动的过程。 电惯量模拟的原理 在机械惯量的汽车台架中，通过添加或减少惯量轮来使模拟的惯量与汽车惯量相同，从而模拟汽车刹车时的效果。但惯量轮是有级差的，随着当前汽车种类的增多，使其无法与某些惯量稀有的汽车相匹配。而在电模拟惯量汽车台架中，通过电机输出力矩，与基础惯量轮的力矩共同作用，使制动减速度与待模拟的汽车的制动减速度一致，从而，达到与实际制动一样的效果。