底盘测功机的组成部分通常包括框架、滚筒装置、举升装置、测功装置、测速装置、控制与指示装置和辅助装置,其机械部分结构如图2-123所示。
(1)框架与滚筒装置底盘测功机的滚筒可比喻成不断移动的路面,被测车辆的车轮在其上滚动。该种试验台有单滚筒和双滚筒之分,双滚筒又进一步分为单轮双滚筒和双轮双滚筒,如图2-124所示。
①单滚筒试验台。单滚筒试验台的滚筒大多采用硬质木料或钢板制成,其直径在1500~2500mm之间,直径较大,随着滚筒直径的加大,车轮在滚筒上的滚动就接近平路上滚动,使轮胎与滚筒间的滚动阻力小、滑转率小,测试精度越高,但是加大滚筒直径会受到制造、安装、占地和费用等多方面的限制,因此滚筒直径不宜过大,单滚筒试验台使用不方便,因为单滚筒试验台要求车轮在滚筒上的安放、定位要准确,而车轮中心与滚筒中心的对中又是比较困难的,仅适用于需要做科研性试验的汽车制造厂、科研院所和大专院校,其不
适用于需要做生产性试验的汽车维修单位、汽车检测站等。
②双滚筒试验台。双滚筒试验台的滚筒大多使用空心结构,采用钢质材料制成。表面形状有多种形式:光滑式、滚花式、沟槽式及涂覆层式。目前光滑式滚筒使用得最多,滚花式和沟槽式滚筒应用较少。光滑式滚筒的表面摩擦系数较低,而涂覆层式滚筒比较理想,其是在光滑式滚筒表面上涂覆摩擦系数与道路实际情况接近一致的材料。单滚筒机的滚筒通常使用硬质木料或钢板制成,采用空心结构。双滚筒式底盘测功机的滚筒有主、副之分。主滚筒与测功器相连接,左右两个主滚筒之间装有联轴器,左右两边的副滚筒处于自由状态。所有类型的滚筒均是通过滚动轴承安装在框架上的。框架是底盘测功机机械部分的基础,由型钢焊接而成,固定在地坑内。
(2)测功装置测功装置用于测量发动机经传动系统传至驱动车轮的功率,测功装置是一个可以进行加载的设备,这对于滚筒式测功试验台是非常必要的。这主要是因为汽车在滚筒式试验台上做试验时,滚筒式试验台应模拟车辆在道路上行驶所受的各种阻力,因此需要对滚筒加载,以使车辆的受力情况尽可能地接近在实际道路上行驶时的受力情况。测功装置主要由测功器、测力装置飞轮等组成。
①测功器。滚筒式底盘测功机常用的测功器主要有水力测功器、电力测功器及电涡流测功器三种。这三种测功器都是由转子和定子两大部分组成的,并且定子是浮动的,可以围绕中心摆动,而转子则与主滚筒相连一起转动。在这三种测功器之中,水力测功器目前应用较少。电力测功器的功能最强,但由于成本较高,更适合于科研部门和高等院校使用。电涡流测功器的应用最为广泛,其体积小、运转平稳且测量精度较高。电涡流测功器由定子和转子组成,其中定子是一个钢制的壳体,若干个带磁芯的励磁线圈沿壳体圆周均匀排布,转子是一个固定在转轴上钢制的、很厚实的圆盘(涡流盘),可以随着转轴一起转动,而转轴则与主动滚筒相连。转子涡流盘、线圈铁芯之间,定、转子之间,都只有很小的间隙当在线圈中通入直流电时,则会有较强的磁场产生。磁力线会穿过铁芯、定子和转子盘而形成一个完整闭合回路。当转子转动时,会因转子盘切割磁力线而感应很强的涡流。涡流与励磁线圈的磁场间的相互作用,将使转子的转动受到一定的阻力或制动转矩。汽车驱动轮想要带动涡流测功器的转子转动,就必然要消耗能量克服这种涡流阻力。要改变磁场和涡流的强度,调节励磁线圈的电流即可,这便可以很容易地改变驱动轮的负载。
②测力装置。当转子转动受到电涡流的阻力矩时,定子也会受到大小相等、方向相反的力矩。因此只需测得定子所受的反力矩,就可以知道转子受的涡流力矩。常用的测力装置工作原理如图2-125所示,底盘测功机想要保证汽车加速能力(加速时间)和滑行距离的测试精度,首先应当使飞轮机构、滚筒装置及其他旋转部件的旋转动能与汽车实际在道路上以相应的速度运行时的动能相一致,电涡流测功器的定子是浮动安装的(可
绕中心摆动),在定子表面装有一个测力杠杆,该测力杠杆压在一个压力传感器上面,如此,当定子受到转子转动而产生的反作用力矩时,将通过测力杠杆对传感器施加一个压力。测力杠杆的长度L是一定的,进而可以通过传感器受的力F,计算出汽车在各种不同工况下的驱动力。试验台的速度传感器可以检测车速。车速与检测到的驱动力一起可以计算出驱动轮的输出功率。
③飞轮装置。上述对驱动力和车速的测试主要适用于检测稳态时的驱动轮的驱动功率如果在试验台上要检测汽车的加速性能和滑行性能,则需要模拟汽车行驶时的惯性。为此可以在底盘测功机上安装一套飞轮组,按照不同汽车的质量配以相应转动惯量的飞轮,飞轮与滚筒的接合与断开由离合器控制。
④测速装置。车速测试是在底盘测功试验台上在进行测功、加速、等速、滑行及燃料经济性等试验时都需要的,因此应当配备测速装置。测速装置一般采用电测式原理,由速度传感器、中间处理装置和指示装置组成。速度传感器的常见形式有磁电式、光电式和测速发电机等,这些传感器安装在副滚筒一端,随副滚筒一起转动,进而能把滚筒的转动转变为电信号。与测速发电机相配的指示装置为电压计,电压计的刻度盘通常以“km/h”进行指示部分底盘测功机的速度传感器为光电式,该速度传感器输出脉冲信号,送入单片机处理后,在指示装置上通常以“km/h”进行车速指示。
⑤控制与指示装置。底盘测功机的控制装置和指示装置通常制成一体,形成柜式结构安置在底盘测功机前部易于操作和观察的地方。如果测力装置为电测式,则指示装置能直接指示驱动车轮的输出功率。特别是计算机控制的底盘测功机,测力杠杆下测力传感器输出的电信号送入计算机处理后,可以在指示装置上直接显示功率数值。
测力装置为机械式和液压式的试验台,其指示装置仅能指示驱动车轮的驱动力。这时驱动车轮的输出功率应根据测得的驱动力和对应的试验车速按照下式计算。
