“雙前橋”臺架檢測制動性能不合格原因分析(圖)

    近幾年來，隨著汽車運輸業(yè)的迅速發(fā)展，一種新型車架結(jié)構(gòu)的貨車隨處可見，運輸業(yè)主們習慣地稱這種車型為“前四后八”。該車型，雙前橋都具有轉(zhuǎn)向性，雙后橋都是驅(qū)動橋，也就是驅(qū)動方式是8×4（圖1），主要以解放、東風和歐曼等車型為主。

圖1 “雙前橋”汽車結(jié)構(gòu)示意圖

    筆者長期從事汽車檢測工作，這種車型普及后不久就注意到一個問題：凡是這種車型，在檢測制動性能時，雙前橋的第一軸、第二軸的制動力和有一個共性，就是所測制動力和都偏低，很難達到國家標準。

    《GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件》及《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法（18565-2001）》中規(guī)定：用汽車制動試驗臺檢驗車輛的制動性能，車輛空載時，第一軸的左右輪制動力和應大于或等于該軸軸荷的60%，整車的制動力總和應大于或等于整車重量的60%。而雙前橋的第一軸、第二軸制動力和一般只能達到軸荷的50%左右。

    注意到這個問題后，筆者專門進行了一段時間的觀察和粗略統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)該車型的第一軸和第二軸制動力和在軸荷的50%左右成正態(tài)分布，甚至更低。國標中雖然對總質(zhì)量大于3500kg貨車的第一軸以外的后軸制動力和沒有直接作出要求，但第二軸的制動力和必定影響著整車總制動力和的評價。筆者隨機跟蹤幾個該車型的檢測過程，在發(fā)出檢測指令后，引車員在規(guī)定的時間內(nèi)正確操作，踩下制動踏板，制動性能檢測系統(tǒng)工位機獲取左右車輪的制動力增長曲線，并且取得了整個過程中的最大值，同時本人也注意到制動過程中左右輪胎都能夠抱死。在仔細觀察了該車型的車架結(jié)構(gòu)之后，初步判斷是制動試驗臺臺架結(jié)構(gòu)對于檢測這種車型的雙前橋存在缺陷。由于制動臺舉升器的下落，改變了被測軸的垂直軸荷，從而導致所測數(shù)據(jù)不準確。理論上說，任何多軸車輛的全部車輪如果都是單獨地剛性懸掛在車架上，則在不平的道路上行駛時將不能保證所有車輪同時接觸地面。當有彈性懸架而道路不平度較小時，雖然不一定出現(xiàn)車輪懸空的現(xiàn)象，但各個車輪間的垂直載荷分配比例會有很大改變。在車輪垂直載荷變小甚至為零時，則車輪對地面的附著力隨之變小，甚至等于零。這也正是雙前橋之所以設計成都具有轉(zhuǎn)向功能的原因之一。為了更清晰詳細地剖析這個問題，筆者做了1次細致有序的研究工作。

    1輛2005年3月出廠的東風EQ1290WJ重型廂式貨車，驅(qū)動方式8×4，雙前橋都是轉(zhuǎn)向軸，第一軸鋼板彈簧9片，第二軸鋼板彈簧8片，第三、四軸均為10片，軸距參數(shù)是1950+4250+1300（單位：mm）。其輪胎氣壓、花紋均符合出廠要求。

    車輛以規(guī)定的速度駛過與地面在同一個水平面的軸重儀，測得表1中的軸重數(shù)據(jù)，整車的質(zhì)量G=F1+F2+F3+F4。隨后車輛的各軸依次駛?cè)胫苿庸の唬瑴y得表1中的制動數(shù)據(jù)。

圖２ 平衡懸架    1.中心軸  2.彈性懸架

    我們先來分析一下雙后橋的結(jié)構(gòu)原理，如圖2所示，這是一個平衡懸架。將兩個車橋裝在平衡桿的兩端，而將平衡桿的中部與車架做鉸鏈式的連接。兩個后橋通過彈性懸架共同作用到中心軸，中心軸支撐車架大梁，一個車橋抬高將使另一個車橋下降。而且，由于平衡兩臂等長，則兩個車橋的垂直載荷在任何情況下都相等。實際上，在本次研究第一軸和第二軸受力情況時，我們可以把三、四軸的中心軸作為一個支點來看待，也就是F3和F4合為一個力來研究。

圖3 制動檢驗臺結(jié)構(gòu)原理

    現(xiàn)在我們來看一下第一軸和第二軸的結(jié)構(gòu)以及檢測制動時的受力情況。和第三、四軸截然不同，第一軸和第二軸是相互獨立的彈性懸掛，它們分別掛接在車架上。在檢測制動過程中，當?shù)谝惠S駛?cè)胫苿訖z測工位時，如圖3所示，由于檢測臺的構(gòu)造原理，舉升器下降后，車輪也隨著下降和制動臺滾筒接觸，一軸的軸心遠離車架，發(fā)生一個位移△S1，彈性懸掛變形減弱，受力減小，垂直受力變小；同時，相對于遠端三、四軸的中心軸這個支點，整車車架從原來的水平線向下發(fā)生一個傾斜角α1，那么，二軸的軸心相對于向下發(fā)生位移的車架，向上發(fā)生了一個位移△S2，接近車架，彈性懸掛受力增強，變形加大，二軸垂直受力變大。這樣，第一軸和第二軸的垂直軸荷發(fā)生了明顯的變化：

 F1′

這就導致一軸輪胎與檢測臺滾筒的附著力減小，所測制動力與實際行駛在平坦道路上的制動力產(chǎn)生了很大的誤差。同樣道理，測第二軸時，由于第二軸隨著制動臺舉升器下降發(fā)生一個向下的位移△S2′，軸心遠離車架，彈性懸掛受力減小，同時整車車架從原來的水平線向下發(fā)生了一個傾斜角α2，那么第一軸軸心相對于向下傾斜的車架發(fā)生了一個向上的位移△S1′，同理，

 F1″>F1, F2″

    這時，第二軸的輪胎與檢測臺滾筒的附著力減小，與實際值產(chǎn)生了誤差。

    問題的癥結(jié)找到了，解決辦法就從這里下手，能否使在測量第一軸和第二軸時，車架向下發(fā)生位移后的軸荷分布狀態(tài)和行駛在平坦道路上一樣呢？方法是有的。以我站為例，現(xiàn)使用的是石家莊華燕設備廠制造的QZT-10型汽車制動檢驗臺。目前，解放、東風和歐曼等系列的8×4車型，有3種直徑不等的輪胎，從1050mm到1070mm之間，我們選取一個直徑為1060mm中間值，輪胎型號為11.00-20R。

 QZT-10制動檢驗臺參數(shù)如下：
 滾筒半徑：r=92.5 mm
 滾筒中心距：L=460 mm
 輪胎半徑表示為 R=530mm

圖4

    如圖4所示，在檢測狀態(tài)下，制動臺舉升器下降后，車輪與制動臺滾筒接觸，那么，以O₁O₂為底邊的等腰三角形
△OO₁O₂的高：

    輪胎相對于地面A向下發(fā)生的位移△S是：

    在本例中代入數(shù)據(jù)后得：
 △S=44.05mm 

    這個值就是被測車輪與制動臺滾筒接觸后車輪下降的位移，從而導致車架向下傾斜。我們只要在鋪設制動臺設備時，滾筒的上母線高出水平地面△S，這樣，在舉升器下降后，被測軸的向下移動使車輪與制動臺滾筒接觸，車輛的車架下落，恢復至水平狀態(tài)，和行駛在平坦道路上的整個車輛各軸荷分配狀態(tài)相同，保證了所測數(shù)據(jù)的合理性。這種方法就是通過調(diào)整臺架結(jié)構(gòu)，改善檢測條件，保證了“前四后八”車型在檢測雙前橋制動性能時的狀態(tài)與實際運行狀態(tài)的一致，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的科學性和公正性。

    汽車綜合性能檢測是汽車使用、維護和修理中對汽車的技術(shù)狀況進行測試和檢驗的技術(shù)手段，是保證汽車各項性能指標良好、保證汽車安全運輸?shù)闹匾�工作，因而必須體現(xiàn)科學性和公正性。同時，汽車檢測技術(shù)是伴隨著汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，汽車技術(shù)的提高要求汽車檢測技術(shù)的配套完善。就本篇文章提到的問題，從某種意義上來說，體現(xiàn)了汽車檢測技術(shù)發(fā)展與普及的滯后。本文通過對解決此問題的探究和嘗試，希望能為汽車檢測技術(shù)的完善和發(fā)展做出應有的努力.