浅谈重型卡车和轿车转鼓试验台的异同

周祥

（上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆 404100）

近年来，中国的汽车产业得到了快速发展，国产车质量进步已经赢得了更多人群的青睐，汽车的销量也在逐年攀升，我国已经成为全球最大的汽车市场。随着汽车饱有量不断增大，国家对汽车安全、环保方面的规定也日益严格，汽车厂家为了达到国家规定都纷纷添置汽车性能检测设备，加强对汽车性能的检验与质量控制。汽车综合转鼓试验台（试验台）是重要的汽车性能检测设备，这里简单的根据车型的不同划分为重型卡车转鼓试验台和轿车转鼓试验台，本文主要对重型卡车和轿车转鼓试验的异同进行讨论。

1 国内汽车转鼓试验开展现状

目前，国内汽车转鼓试验开展的比较多的是轿车企业，由于轿车的销量大、生产速度快，采用大量路试显然不能满足产量的需求。重型卡车企业为市场提供承载力更高的车辆底盘以满足货物运输、特种汽车等领域的需要，但汽车产量要比家用轿车小很多，国内的一些知名重卡品牌还在沿用传统的路试方式对下线车辆进行性能测试，上汽红岩重卡在2009 年、2020 年分别引进了2 套意大利HPA 的三轴、四轴转鼓试验台和美国“宝克BEP”的1 套四轴综合转鼓台。

老式的转鼓试验台采用机械测量系统 ，是将每个转鼓组通过多组皮带连接起来，使四个转鼓组可以同步运行。皮带轮和转鼓组连接是依靠离合器来实现的，通过控制离合器的通断来控制每个转鼓组的连接与脱开。采用机械结构形式存在着很多缺点，不但自动化程度较低，还使系统中增加了许多易损件，会给性能测量带来一定的误差，无法测量精度达到要求，存在着严重的电能浪费。

2 转鼓试验台系统结构介绍

重型卡车和轿车转鼓试验台的差异主要体现在尺寸上，在系统结构原理上差别不大，主要由以下四个部分构成：

2.1 转鼓组

根据使用需求配置不同进行划分，轿车转鼓试验装置一般为两轴，前桥采用双滚筒，后桥采用单滚筒或者双滚筒，配置防冲出装置。而重型卡车转鼓试验装置因为需要配置更多和更大的重量，一般采用四轴，前后桥均采用双滚筒结构。转鼓组滚筒与滚筒、滚筒与电机采用皮带连接，每两个滚筒（或单个滚筒）配一个矢量控制交流电机设置为一组，车辆的每个车轮对应其中一组，转鼓组支撑车辆的重量级其动、静态轴向力，转鼓的转动惯量与汽车重量要匹配，使其尽可能地接近实际行驶状况，滚筒中间设有车辆举升机构用于车辆轮胎的顶起和落下。

2.2 轴距调整系统

转鼓试验台为适应不同轴距的车型有全自动轴距调整系统，轴距调整范围和调整根据实际情况可以调节。轿车转鼓试验台的轴距调整系统普遍采用减速电机驱动丝杠带动台体，配合位移传感器测距，台体滑动部分采用品牌导轨与滑块，调整到位后，用气动断气刹将台体锁紧防止测试时丝杠受力损坏。举升机构采用气缸驱动。而重型卡车和普通家用轿车在重量和体积上有很大的区别，故我厂的意大利进口转鼓试验台采用的是液压缸驱动台体移动，用位移传感器测距的方式，台体滑动部分采用导轨与重型斜装滚轮，其液压缸径达到700mm，举升和防冲出装置均为液压方式，从而造成整个液压管路较为复杂。经过近10 年的运行，总体来看，液压驱动的方式故障率较低，主要是管路漏油造成维修环境差的问题，丝杠、气缸组合的方式能避免这个问题，不过，丝杠、滑块在重型卡车转鼓试验台上使用能否满足强度还有待验证。总体来讲，两种方式各有优劣。

2.3 控制系统

转鼓试验控制系统包含计算机、PLC、I/0 接口、变频器、各类传感器、检测控制软件、电磁阀执行机构等。计算机有Slot 计算机、工控计算机、普通计算机等，PLC 控制器有Slot PLC、西门子S7 系列PLC，变频器、电机选用具有良好信誉品牌，根据负载功率进行有针对性的选择，常用的变频器与电机品牌有西门子、CT 等。

2.4 隔音间

隔音间是由隔音间室体和空气处理系统构成，隔音间室体采用符合国家标准的防火阻燃隔音材料，由于卡车和轿车的体积差异明显，轿车比重型卡车的隔音室体积小得多。空气处理系统的关键设备为设置在隔音间顶上的排风机，轿车用隔音室体因为体积较小，按照室体空间大小选用排风机即可满足检测要求，卡车用隔音室体一般需要设置单独的抽风机和送风机，能够迅速地在一定时间内将室体内的空气更换，避免车辆尾气大量堆积对工作人员健康造成伤害。对尾风排放要求更加严格的卡车转鼓试验台，会在室体内安装空气监测装置，并连入检测系统中，可以更好地保护工作人员健康。轿车转鼓试验台因为其尾气排放量小、标准更高，控制柜也可安装在室体内，可以方便工作人员操作。

3 转鼓试验检测内容与发动机功率测试

下面以我厂在用转鼓试验台为例，简单介绍其检测内容和测试原理。

3.1 转鼓试验检测内容

转鼓试验台可以执行多种测试流程，模拟多种行驶状况。可在最高车速达120km/h 的情况下进行高速测试，也可进行低速测试，可以模拟施加在所有车轮或某个车轮上的不同载荷状态。检测系统将制动阶段和其他测量结果与工厂预置参数标本进行自动评价，确定出检测结果合格与否。

试验台可以根据需要进行编程来执行多种形式的测试，设备厂家会预置最常用的测试模式，测试的内容主要有道路模拟、距离测试、速度表校验、最高车速测试、手动变速箱测试、自动变速箱测试、倒档测试、发动机暖机测试、四轮驱动测试、电涡流缓速器检测、仪表板电器目检、发动机功率测试等。

3.2 发动机功率测试

转鼓试验台仅使用相当于发动机总功率的30%～50%来对滚筒施加阻力，否则，车辆功率试验所需要的时间会非常长，并很难保障良好的最大功率测试效果。对于发动机最大功率达450HP 的卡车而言，车轮实际获得的总驱动力不会超过450×（1-20%）=360HP，为保证测试精度和较短的节拍，作用于滚筒的反拖阻力必须不超过发动机总驱动力的50%，即180HP 以内。转鼓试验驱动设备电机额定功率40kW（=54.4HP），对于4×2 的单驱动桥卡车来说，只需要过载65%即可达到90HP 即可准确测量卡车最大功率。

发动机功率测试同时采用两种不同的方法，并最终对惯性滚筒状态下的功率测量、反拖滚筒状态下的功率测量测量结果求和。理论上仅使用惯性滚筒测量就可以满足测量发动机功率的要求，但是，这种情况下需要车辆加速非常快，并且测量精度低。利用设备对滚筒施加连续的阻力矩，这样既可以缩短加速时间，还能获得非常精确的测量结果。所以，两个不同的功率测量值求和后即完整而详细地计算出车轮驱动功率。通过软件控制电机吸收连续扭矩而获得反拖功率，测试过程中，通过车辆加速和滚筒惯性获得的功率。最终计算公式为：车轮驱动总功率={反拖力矩+（滚筒惯量×a）}×（2π×发动机转速/60）。

功率检测过程中，驾驶员将车辆挂五档并加速到40km/h，设备通过电机制动滚筒对车轮施加反作用力，该力持续增减到80 ～100hp（此值取决于发动机功率的大小）。从此刻开始，驾驶员将油门踩到底并达到预定速度，系统每10 毫秒检测1 次速度并存储。设备检测结束时，系统利用预定时间内（10 毫秒）的速度差和滚筒阻力（电机施加的反拖功率），计算这段时间内每10 毫秒的发动机功率并保存。通过检测软件数值表功能可以自动打印功率曲线，并可以在表中找出最大功率及其对应的速度值。这个功率就是“车轮驱动功率”。为了获得发动机功率，需要使用相同的档位再进行1 次相同的检测，但速度是从90km/h 减少到50km/h，并且完全松开油门。这个模式下所计算得到的功率就是“损失功率”。“驱动车轮功率”+“损失功率”就得到了发动机功率。但是，此操作将会花费较长时间，取决于发动机特性。也可以选择不做从而节约检测时间，转鼓试验检测系统将制动阶段和其它测量结果，与工厂预置参数标本进行自动评价并确定检测结果合格与否。

4 结语

综合转鼓试验台的设备厂家和测试原理随着国内汽车行业的蓬勃发展也在不断的推陈出新。总体来讲，对重型卡车与轿车进行转鼓试验，不仅可以减少路试的成本和安全风险，可以更加准确把控整车产品动态质量，满足车辆性能测试和法规要求，综合转鼓试验台作为一种综合科技含量高的技术试验与检测手段，对汽车制造水平的提高有非常大的促进作用。