汽車側(cè)滑檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理.docx

汽車側(cè)滑檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理為保證汽車轉(zhuǎn)向車輪無(wú)橫向滑移的直線滾動(dòng)，要求車輪外傾角和車輪前束有適當(dāng)配合，當(dāng)車輪前束值與車輪外傾角匹配不當(dāng)時(shí)，車輪就可能在直線行駛過(guò)程中不作純滾動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)向滑移現(xiàn)象。當(dāng)這種滑移現(xiàn)象過(guò)于嚴(yán)重時(shí)，將破壞車輪的附著條件，喪失定向行駛能力，引發(fā)交通事故并導(dǎo)致輪胎的異常磨損。側(cè)向滑移量的大小與方向可用汽車車輪側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)來(lái)檢測(cè)。 側(cè)滑是指由于前束與車輪外傾角配合不當(dāng)，在汽車行駛過(guò)程中，車輪與地面之間產(chǎn)生一種相互作用力，這種作用力垂直于汽車行駛方向，使輪胎處于邊滾邊滑的狀態(tài)，它使汽車的操縱穩(wěn)定性變差，增加油耗和加速輪胎的磨損。 如果讓汽車駛過(guò)可以在橫向自由滑動(dòng)的滑板，由于存在上述作用力，將使滑板產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)。檢驗(yàn)汽車的側(cè)滑量，可以判斷汽車前輪前束和外傾這兩個(gè)參數(shù)配合是否恰當(dāng)，而并不測(cè)量這兩個(gè)參數(shù)的具體數(shù)值。 目前國(guó)內(nèi)在用的大多數(shù)側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)均是滑板式，檢測(cè)時(shí)使汽車前輪在滑板上通過(guò)，在左右方向位移量的方法來(lái)檢驗(yàn)側(cè)滑量。滑板式側(cè)滑臺(tái)按其結(jié)構(gòu)形式可分為單滑板式和雙滑板式兩種，雙滑板式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)都是雙板聯(lián)動(dòng)的。還有一種國(guó)外進(jìn)口的檢測(cè)前輪外傾角和前束配合情況的試驗(yàn)臺(tái)是滾筒式的。檢測(cè)時(shí)，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來(lái)驅(qū)動(dòng)。同時(shí)有三個(gè)小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個(gè)方向上自由擺動(dòng)，由小滾子的支座來(lái)測(cè)量側(cè)向力。這種試驗(yàn)臺(tái)可以邊檢測(cè)邊調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。國(guó)內(nèi)也研制成一種QCT-1型從動(dòng)滾筒檢測(cè)式前輪側(cè)滑調(diào)整臺(tái)，檢測(cè)時(shí)，也是將兩前輪放在四個(gè)滾筒上，由電機(jī)帶動(dòng)的后滾筒驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬汽車行駛狀態(tài)。兩前滾筒是從動(dòng)的，而且在橫向可以自由滑動(dòng)，因?yàn)橹蝺汕皾L筒的軸承座固定在兩塊可以左右自由滑動(dòng)的滑板上，由此可以檢測(cè)出前輪側(cè)滑量。這里只重點(diǎn)介紹一下側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)。 雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖 1所示，由機(jī)械部分、側(cè)滑量檢測(cè)裝置、側(cè)滑量定量指示裝置和 側(cè)滑量定性顯示裝置等幾部分組成。 機(jī)械部分包括：左右滑動(dòng)板、雙搖臂杠桿機(jī)構(gòu)、回位裝置、導(dǎo)向和限位裝置等。由于側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)的規(guī)格不同，滑板的縱向長(zhǎng)度有500mm、800mm和1000mm三種。 當(dāng)儀表顯示側(cè)滑量為5 m/km時(shí)，對(duì)應(yīng)于這三種滑板的位移量分別是2.5mm、4mm和5mm。雙滑板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)左右兩塊滑板的移動(dòng)量是相等的，同時(shí)向外或同時(shí)向內(nèi)。在其中一塊滑板上裝有位移傳感器，將位移量變成電信號(hào)送給側(cè)滑量顯示裝置。位移傳感器有電位計(jì)、差動(dòng)變壓器和自整角電機(jī)三種形式。2、側(cè)滑量檢測(cè)裝置。 側(cè)滑由左右兩塊滑板、杠桿聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位移傳感器等組成。該裝置把車輪的側(cè)滑量檢測(cè)出來(lái)，并傳遞給側(cè)滑量指示裝置。 側(cè)滑板表面作成凸凹不平的花紋形狀，以增大附著力，減少車輪與滑板之間可能產(chǎn)生的滑移?；逑旅嬗袧L輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動(dòng)。滾輪和滑道應(yīng)定期進(jìn)行潤(rùn)滑和保養(yǎng)，以減少滑板運(yùn)動(dòng)的阻力，提高檢測(cè)精度。當(dāng)車輪駛離滑板后，滑板在回位彈簧的作用下恢復(fù)到原來(lái)的位置。 電位計(jì)式的測(cè)量裝置安裝在圖 2所示的位置上。將滑動(dòng)板的移動(dòng)量變?yōu)殡娢挥?jì)觸點(diǎn)的位移，從而引起電壓量的變化，并傳遞給指示裝置。電位計(jì)式測(cè)量裝置的電路原理如圖 3所示，在電位計(jì)兩端加上一定的電壓，當(dāng)電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)隨滑動(dòng)板移動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)的輸出電壓與移量成正比，通過(guò)指示計(jì)可指示出對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)板的位移量。 差動(dòng)變壓器式測(cè)量裝置的位移傳感器安裝在圖 4所示的位置上，由滑動(dòng)板帶動(dòng)位移傳感器的撥桿位移，傳感器輸出與位移量成正比的電壓量，并傳遞給指示裝置。 差動(dòng)變壓式的位移傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5所示。差動(dòng)變壓器是將被測(cè)信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感系數(shù)變化的傳感器，它的結(jié)構(gòu)如同一個(gè)變壓器，由初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、鐵芯等幾部分組成，如圖 5所示。 在初級(jí)線圈接入電源U1后，次級(jí)線圈即感應(yīng)輸出電壓U2，滑動(dòng)板移動(dòng)時(shí)引起鐵芯的移動(dòng)，從而引起線圈互感系數(shù)的變化，此時(shí)的輸出電壓隨之作相應(yīng)的變化。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)量范圍大及使用壽命長(zhǎng)。 以前生產(chǎn)的側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)的指示裝置有指針式的。目前，國(guó)產(chǎn)的側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)全部用數(shù)碼管顯示或液晶顯示，并有峰值保留功能。在儀表的線路板上安裝有電位計(jì)，標(biāo)定時(shí)用于調(diào)整。有些側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)還可以打印檢測(cè)結(jié)果。 數(shù)字式側(cè)滑儀用數(shù)字顯示側(cè)滑量值，用“+”、“-”號(hào)表示側(cè)滑方向。數(shù)字式側(cè)滑儀測(cè)量電路原理如圖 6所示，由電位計(jì)式位移傳感器W1輸出滑動(dòng)板位移的電壓量，在由運(yùn)算放大器OP將傳感器輸出的電壓量放大到模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D能夠滿量程轉(zhuǎn)換的電壓值。電位計(jì)W2上提供相對(duì)零點(diǎn)參考電壓UR=2.5V，當(dāng)滑板無(wú)位移時(shí)，放大器OP輸出2.5V，當(dāng)兩滑板分離時(shí)，OP輸出的電壓小于2.5V，在滑板到達(dá)極限位置時(shí)，OP輸出為OV；反之，當(dāng)兩滑板合攏時(shí)，OP輸出大于2.5V，待滑板位于極限位置時(shí)，OP輸出為5V。這樣，確保A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入電壓始終在0-5V內(nèi)變化。A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的側(cè)滑模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并送入單片機(jī)8031進(jìn)行運(yùn)算處理，單片機(jī)根據(jù)預(yù)先固化在用戶程序存貯器內(nèi)的測(cè)試程序、運(yùn)算測(cè)量結(jié)果、判別側(cè)滑方向、定性判斷合格與否、輸出測(cè)試結(jié)果和判定結(jié)果。 智能型側(cè)滑檢測(cè)儀的工作框圖如圖 7所示。數(shù)字圖形顯示方式的指示裝置能夠及時(shí)記錄側(cè)滑量數(shù)值的大小，并能將數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，以保證車輪駛離側(cè)滑臺(tái)后，操作人員能讀取側(cè)滑量的顯示值。當(dāng)后輪通過(guò)或前輪后退通過(guò)滑極時(shí)，自動(dòng)清零復(fù)位，準(zhǔn)備下次側(cè)量。從這一點(diǎn)來(lái)看，它要優(yōu)越于指針式和常用?理框圖來(lái)說(shuō)明自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、鎖存、自動(dòng)清零和自動(dòng)診斷車輪定位故障的工作原理。 現(xiàn)就該框圖說(shuō)明如下:位移傳感器采用0.2級(jí)高精度FX-80型直流差動(dòng)變壓器式的位移傳感器，該傳感器把位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送入濾波放大器，在此濾掉信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的干擾雜波，并按A/D轉(zhuǎn)換器輸入電壓量程的要求進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)電壓分為兩路，一路送入V/I轉(zhuǎn)換器，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)雙向擺動(dòng)式指針儀表，指示側(cè)滑量的大小及方向，以上是常見(jiàn)進(jìn)口或部分國(guó)產(chǎn)側(cè)滑儀的工作原理。另一路將電壓信號(hào)送入3位半A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成3位半的8421碼的數(shù)字量，并以逐位動(dòng)態(tài)掃描方式輸出。然后經(jīng)過(guò)歸零控制器送入譯碼、鎖存驅(qū)動(dòng)器，再由大型數(shù)碼管顯示側(cè)滑量的數(shù)值。當(dāng)汽車車輪前進(jìn)時(shí)在離開(kāi)滑動(dòng)板的瞬間，紅外線光電開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，汽車進(jìn)退識(shí)別器接到此信號(hào)后，作出識(shí)別判斷，送出指令停止A/D的轉(zhuǎn)換，并鎖存已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，保持該數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，以便操作人員讀取數(shù)據(jù)。汽車在后退時(shí)也采集數(shù)據(jù)，以便與前進(jìn)時(shí)側(cè)滑量一起分析，車輪在臺(tái)板上一進(jìn)一退的過(guò)程中，儀表用圖形和文字方式指示出車輪定位故障的主要原因的診斷結(jié)果，并延時(shí)后清零。 4、側(cè)滑量的定性顯示裝置。 在檢測(cè)側(cè)滑量時(shí)，為了便于快速顯示檢測(cè)結(jié)果是否合格，當(dāng)側(cè)滑量超過(guò)規(guī)定值時(shí)，側(cè)滑量定性顯示裝置用蜂鳴器或信號(hào)燈以聲、光信號(hào)同時(shí)報(bào)警，以引起檢測(cè)人員注意。這里以右前輪為例，先討論只存在車輪外傾角(前束為零)的情況。具有外傾角的車輪，其中心線的延長(zhǎng)線必定與地面在一定距離處有一個(gè)交點(diǎn)O，此時(shí)的車輪相當(dāng)于一圓錐體的一部分如圖 9所示，在車輪向 前或向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)形式均類似于滾錐。 從圖 9可以看出，具有外傾的車輪在滑動(dòng)板上滾動(dòng)時(shí)，車輪有向外側(cè)滾動(dòng)的趨勢(shì)，由于受到車橋的約束，車輪不可能向外移動(dòng)，從而通過(guò)車輪與滑動(dòng)板間的附著作用帶動(dòng)滑動(dòng)板向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖 9所示。此時(shí)滑動(dòng)板向內(nèi)移動(dòng)的位移量記為Sa(即由外傾角所引起的側(cè)滑分量)。按照約定，具有外傾的車輪，由于其類似于滾錐的運(yùn)動(dòng)情況，因而無(wú)論其前還是后退時(shí)所引起的側(cè)滑分量均為正。反之，內(nèi)傾車輪引起的側(cè)滑分量為負(fù)。這里僅討論車輪只存在前束角，而外傾角為零時(shí)的情況，前束是為了消除具有外傾角的車輪類似于滾錐運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的不良后果而設(shè)計(jì)的。 具有前束的車輪在前進(jìn)時(shí)，由于車輪有向內(nèi)滾動(dòng)的趨勢(shì)，但因受到車橋的約束作用，在實(shí)際前進(jìn)駛過(guò)側(cè)滑臺(tái)時(shí)，車輪不可能向內(nèi)側(cè)滾動(dòng)，從而會(huì)通過(guò)車輪與滑動(dòng)板間的附著作用帶動(dòng)滑動(dòng)板向外側(cè)運(yùn)動(dòng)。?面有側(cè)向移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向如圖 10所示，此時(shí)測(cè)得的滑動(dòng)板的橫向位移量記為St（即由前束所引起的側(cè)滑分量)。遵照約定，前進(jìn)時(shí)，由車輪前束引起的側(cè)滑分量St小于或等于零。反之，汽車前進(jìn)時(shí)，由車輪前張(負(fù)前束)引起的側(cè)滑分量St大于或等于零。當(dāng)具有前束的車輪后退時(shí)，若在無(wú)任何約束的情況下，車輪必定向外側(cè)滾動(dòng)，但因受到車橋的約束作用，雖然其存在著向外滾動(dòng)的趨勢(shì)，但不可能向外側(cè)滾動(dòng)，從而會(huì)通過(guò)其與滑動(dòng)板間的附著作用帶動(dòng)滑動(dòng)板向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向如圖 9所示。 此時(shí)測(cè)得滑動(dòng)板向內(nèi)的位移量記為St，遵照約定，僅具有前束角的車輪在后退時(shí)，通過(guò)側(cè)滑臺(tái)所引起的側(cè)滑分量St大于或等于零。反之，僅具有前張角的車輪在后退時(shí)，通過(guò)側(cè)滑臺(tái)所引起的側(cè)滑分量St小子或等于零。綜上可知，僅具有前束的車輪，在前進(jìn)時(shí)駛過(guò)側(cè)滑臺(tái)時(shí)所引起的側(cè)滑分量為負(fù)值，在后退時(shí)駛過(guò)側(cè)滑臺(tái)所引起的側(cè)滑分量為正值。反之，僅具有前張的車輪，在前進(jìn)時(shí)駛過(guò)側(cè)滑臺(tái)時(shí)所引起的側(cè)滑分量為正值，在后退時(shí)駛過(guò)側(cè)滑臺(tái)所引起的側(cè)滑分量為負(fù)值。汽車轉(zhuǎn)向輪同時(shí)具有外傾角和前束角，在前進(jìn)時(shí)由外傾所引起的側(cè)滑分量Sa與由前束所引起的側(cè)滑分量St的方向相反，因而兩者相互抵消。在后退時(shí)兩者方向相同，兩分量相互疊加。在外傾角及前束值不大的情況下，可以認(rèn)為Sa和St在前進(jìn)和后退的過(guò)程中，側(cè)滑分量數(shù)值不變。設(shè)車輪在前進(jìn)時(shí)通過(guò)側(cè)滑臺(tái)所產(chǎn)生的側(cè)滑量為A，在后退時(shí)的側(cè)滑量為B，則可得到下述結(jié)論(在遵循上述對(duì)側(cè)滑量的符號(hào)約定的條件下)： B大于或等于零，且B大于或等于A的絕對(duì)值。 (1)若前進(jìn)時(shí)的側(cè)滑量A大于一定的正數(shù)