“雙前橋”臺(tái)架檢測制動(dòng)性能不合格原因分析(圖)

    近幾年來，隨著汽車運(yùn)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(yùn)輸業(yè)主們習(xí)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(dòng)橋，也就是驅(qū)動(dòng)方式是8×4（圖1），主要以解放、東風(fēng)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(gè)問題：凡是這種車型，在檢測制動(dòng)性能時(shí)，雙前橋的第一軸、第二軸的制動(dòng)力和有一個(gè)共性，就是所測制動(dòng)力和都偏低，很難達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

    《GB7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》及《營運(yùn)車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法（18565-2001）》中規(guī)定：用汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)車輛的制動(dòng)性能，車輛空載時(shí)，第一軸的左右輪制動(dòng)力和應(yīng)大于或等于該軸軸荷的60%，整車的制動(dòng)力總和應(yīng)大于或等于整車重量的60%。而雙前橋的第一軸、第二軸制動(dòng)力和一般只能達(dá)到軸荷的50%左右。

    注意到這個(gè)問題后，筆者專門進(jìn)行了一段時(shí)間的觀察和粗略統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)該車型的第一軸和第二軸制動(dòng)力和在軸荷的50%左右成正態(tài)分布，甚至更低。國標(biāo)中雖然對(duì)總質(zhì)量大于3500kg貨車的第一軸以外的后軸制動(dòng)力和沒有直接作出要求，但第二軸的制動(dòng)力和必定影響著整車總制動(dòng)力和的評(píng)價(jià)。筆者隨機(jī)跟蹤幾個(gè)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(shí)間內(nèi)正確操作，踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)性能檢測系統(tǒng)工位機(jī)獲取左右車輪的制動(dòng)力增長曲線，并且取得了整個(gè)過程中的最大值，同時(shí)本人也注意到制動(dòng)過程中左右輪胎都能夠抱死。在仔細(xì)觀察了該車型的車架結(jié)構(gòu)之后，初步判斷是制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架結(jié)構(gòu)對(duì)于檢測這種車型的雙前橋存在缺陷。由于制動(dòng)臺(tái)舉升器的下落，改變了被測軸的垂直軸荷，從而導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。理論上說，任何多軸車輛的全部車輪如果都是單獨(dú)地剛性懸掛在車架上，則在不平的道路上行駛時(shí)將不能保證所有車輪同時(shí)接觸地面。當(dāng)有彈性懸架而道路不平度較小時(shí)，雖然不一定出現(xiàn)車輪懸空的現(xiàn)象，但各個(gè)車輪間的垂直載荷分配比例會(huì)有很大改變。在車輪垂直載荷變小甚至為零時(shí)，則車輪對(duì)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(shè)計(jì)成都具有轉(zhuǎn)向功能的原因之一。為了更清晰詳細(xì)地剖析這個(gè)問題，筆者做了1次細(xì)致有序的研究工作。

    1輛2005年3月出廠的東風(fēng)EQ1290WJ重型廂式貨車，驅(qū)動(dòng)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(gè)水平面的軸重儀，測得表1中的軸重?cái)?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?dòng)工位，測得表1中的制動(dòng)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(gè)平衡懸架。將兩個(gè)車橋裝在平衡桿的兩端，而將平衡桿的中部與車架做鉸鏈?zhǔn)降倪B接。兩個(gè)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(gè)車橋抬高將使另一個(gè)車橋下降。而且，由于平衡兩臂等長，則兩個(gè)車橋的垂直載荷在任何情況下都相等。實(shí)際上，在本次研究第一軸和第二軸受力情況時(shí)，我們可以把三、四軸的中心軸作為一個(gè)支點(diǎn)來看待，也就是F3和F4合為一個(gè)力來研究。

圖3 制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)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(dòng)時(shí)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(dú)立的彈性懸掛，它們分別掛接在車架上。在檢測制動(dòng)過程中，當(dāng)?shù)谝惠S駛?cè)胫苿?dòng)檢測工位時(shí)，如圖3所示，由于檢測臺(tái)的構(gòu)造原理，舉升器下降后，車輪也隨著下降和制動(dòng)臺(tái)滾筒接觸，一軸的軸心遠(yuǎn)離車架，發(fā)生一個(gè)位移△S1，彈性懸掛變形減弱，受力減小，垂直受力變�。煌瑫r(shí)，相對(duì)于遠(yuǎn)端三、四軸的中心軸這個(gè)支點(diǎn)，整車車架從原來的水平線向下發(fā)生一個(gè)傾斜角α1，那么，二軸的軸心相對(duì)于向下發(fā)生位移的車架，向上發(fā)生了一個(gè)位移△S2，接近車架，彈性懸掛受力增強(qiáng)，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(dǎo)致一軸輪胎與檢測臺(tái)滾筒的附著力減小，所測制動(dòng)力與實(shí)際行駛在平坦道路上的制動(dòng)力產(chǎn)生了很大的誤差。同樣道理，測第二軸時(shí)，由于第二軸隨著制動(dòng)臺(tái)舉升器下降發(fā)生一個(gè)向下的位移△S2′，軸心遠(yuǎn)離車架，彈性懸掛受力減小，同時(shí)整車車架從原來的水平線向下發(fā)生了一個(gè)傾斜角α2，那么第一軸軸心相對(duì)于向下傾斜的車架發(fā)生了一個(gè)向上的位移△S1′，同理，

 F1″>F1, F2″

    這時(shí)，第二軸的輪胎與檢測臺(tái)滾筒的附著力減小，與實(shí)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(shí)，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(shè)備廠制造的QZT-10型汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。目前，解放、東風(fēng)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(gè)直徑為1060mm中間值，輪胎型號(hào)為11.00-20R。

 QZT-10制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)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(dòng)臺(tái)舉升器下降后，車輪與制動(dòng)臺(tái)滾筒接觸，那么，以O(shè)₁O₂為底邊的等腰三角形
△OO₁O₂的高：

    輪胎相對(duì)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(gè)值就是被測車輪與制動(dòng)臺(tái)滾筒接觸后車輪下降的位移，從而導(dǎo)致車架向下傾斜。我們只要在鋪設(shè)制動(dòng)臺(tái)設(shè)備時(shí)，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(dòng)使車輪與制動(dòng)臺(tái)滾筒接觸，車輛的車架下落，恢復(fù)至水平狀態(tài)，和行駛在平坦道路上的整個(gè)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(tái)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(dòng)性能時(shí)的狀態(tài)與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的一致，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的科學(xué)性和公正性。

    汽車綜合性能檢測是汽車使用、維護(hù)和修理中對(duì)汽車的技術(shù)狀況進(jìn)行測試和檢驗(yàn)的技術(shù)手段，是保證汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)良好、保證汽車安全運(yùn)輸?shù)闹匾�工作，因而必須體現(xiàn)科學(xué)性和公正性。同時(shí)，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(duì)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(yīng)有的努力.