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在80年代以前,汽车检测设备主要以机械结构为主,如:机械式侧滑实验台,测力弹簧结构的制动实验台等,而汽车底盘测功机也主要以机械模拟为主,即采用飞轮模拟汽车行驶时的平移质量和旋转质量的惯量阻力,它们只能检测汽车在低速行驶状态下的参数,且精度很低。显然,传统结构设计的汽车检测设备是不能满足要求的。
进入80年代,随着汽车机电一体化的发展,汽车检测设备也进入了机电一体化设计阶段。电子技术能获得广泛应用的原因,主要是电子控制系统的功能自由度大、精度高、工作稳定,利用这些优点和汽车检测设备相结合便能去开发研制新一代高精度的汽车检测设备。在传统结构的汽车检测设备的基础上,我们尽量减少机械传动环节,并采用反应速度快的高精度传感器,电子计算机与机械装置相结和的方法来设计汽车检测设备,为检测高速行驶中的汽车的真实性能提供了可能性。
以汽车底盘测功机为例,此阶段的汽车底盘测功机主要是采用接线-电模拟方式,用飞轮模拟汽车惯性阻力,用电负荷模拟汽车的另一部分行驶阻力,大大提高了检测的精度。当时,德、日、美三国的很多公司纷纷投入大量的人力、物力开发研制机械-电模拟的汽车底盘测功机,并取得了很大成果。如德国schenck公司生产的单、双鼓底盘测功机,日本MEIDESHA公司生产的单鼓底盘测功机,美国CLAYTON公司生产的ECE-50型双鼓底盘测功机和美国Burke生产的48寸单鼓底盘测功机。
随着研究的不断深入,人们发现采用飞轮组来模拟汽车的惯性阻力是有级模拟。对于测定稳定工况下的汽车性能而言,在转鼓实验台上只要装有作为负荷的测功机就可以,而且希望旋转部分的惯性矩尽量小,以减少惯性对测量装置的影响;对于测定非稳定工况的汽车性能而言,为了模拟汽车重量的影响,则实验台旋转质量的动能应与行驶汽车的动能相等。因此,必须采用惯性可调的飞轮,传动比可以改变的增速器或通过电力驱动的调节来改变实验台旋转质量的动能,以适应重量不同的各种车型的需要。惯性飞轮可以直接安装在转鼓轴上或通过增速器连接。
在后一种情况下,飞轮可以大大缩小,因为飞轮所能储存的动能是与传动比平方成正比。但增添增速器将增加实验台的成本。此外,有些实验台,为了扩大量程,往往装有几个惯量不同的飞轮,这些飞轮都可以利用离合器与转鼓连接,以便根据汽车的重量来选择负荷,但其结构复杂而且制造成本高。因此人们开始研制通用的转鼓实验台,即电力汽车底盘测功机,它利用电磁力及发电机结构提供测功机所需要的载荷。
我们知道,一般电力测功机至少有两种工况:一是拖动工况,在这种工况下,测功机的测功器作电动机运行,实现发动机起动、冷磨合、测定摩擦功率;二是消耗工况,在这种工况下,测功机的测功器作为发电机运行,以电阻作为负载,吸收转子轴的输入功率。在消耗工况下,通过改变磁通量和改变负载电阻均可改变回路中的电流,这些都将改变汽车发动机的负载(即输出功率和扭矩)。电力测功机这种实验台没有飞轮装置,汽车的惯性力的模拟也是通过电信号来调节,实现无级模拟。通过对测功机控制系统的良好设计,使其能自动调节并具有满意的动静态品质。