液压传动式汽车底盘测功机设计

李文昌，安相璧，杨 恺，陈成法，白云川

(1.陆军军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161； 2.陆军军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

液压传动式汽车底盘测功机设计

李文昌1，安相璧2，杨 恺1，陈成法2，白云川2

(1.陆军军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161； 2.陆军军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

为实现车辆动力性检测设备用于移动检测，分析当前车辆动力性检测设备的特点，进行液压传动式汽车底盘测功机设计。液压传动式汽车底盘测功机具有结构紧凑、易于布置等特点，便于车辆动力性移动式检测的实现。设计液压传动式底盘测功机结构方案，研究检测平台的工作原理并分析其特点，通过实车试验验证设计的合理性。

液压传动；动力性；移动检测平台；实车试验

Abstract: To applying vehicle dynamic testing equipment in motion detection, the paper firstly analyzes the characteristics of current vehicle dynamic testing equipment, and designs automobile chassis dynamometer based on hydraulic transmission, which is easy to realize vehicle dynamic testing in motion detection according to its characteristics of compact structure and easy layout. Then, it designs the composition structure of chassis dynamometer based on hydraulic transmission and studies the operating principle of detecting platform, and analyzes its characteristics. Finally, it verifies the rationality of the design through vehicle test.

Keywords: hydraulic transmission; dynamic performance; motion detecting platform; vehicle test

车辆底盘测功机是重要的室内台架动力性检测设备[1]，它通过台体对车辆工况的模拟，在车辆整体不解体的情况下进行车辆动力性的检测[2]。但底盘测功机构成复杂，各组成部分连接方式固定，体积大、质量大、移动性差。对于车辆部署分散的边远地区，固定的台式检测无法满足车辆动力性能定期检测的要求，而移动检测因其机动、灵活等优点，可有效弥补固定检测的不足[3]。目前广泛使用的底盘测功机，无论从体积还是质量上都无法满足移动检测的需要，因此，设计一种便于在移动检测车的检测平台上布置的车辆动力性检测设备，显得尤为重要。

1 液压传动式底盘测功机结构

机械传动底盘测功机通过传动轴进行机械传动，各组成部分连接方式固定，横向尺寸较大，在移动检测车的检测平台上不方便布置。液压传动式底盘测功机充分利用液压管路布置灵活的特点[4]，各组成部分通过液压油管进行连接，大幅度减小了台体的横向尺寸，使其在移动检测平台中更便于布置。液压传动式底盘测功机是在机械传动底盘测功机的基础上改进而成的，具体组成如图1所示。液压传动式底盘测功机由4个部分组成：主台体、液压系统、功率吸收装置和电控系统。

1.液压泵；2.联轴器；3.传动带；4.机架；5.滚筒；6.举升装置；7.集流阀；8.轴承座；9.轴编码器；10.功率吸收装置机架；11.涡流机；12.液压马达图1 液压传动式底盘测功机结构

1.1主台体

检测平台主体包括机架、滚筒组、举升装置、测速装置、保护装置等5个部分。滚筒在动力检测时主要承担支撑驱动车轮、传递动力的作用。检测时，车轮带动滚筒转动，滚筒将机械能通过油管输入到液压泵中，左右两组滚筒独立转动，分别接一套液压装置。举升机主要由气压驱动装置、托盘、气压控制阀等组成。车辆驶入试验前，在驱动装置的驱动下举起托盘，方便车辆进入。检测时，气压控制阀卸载，托盘降至最低。检测完毕，车辆驶出前，在驱动装置的驱动下再次举起托盘，方便车辆驶出。

1.2液压传动系统

液压传动系统包括5个部分：动力装置、执行装置、控制装置、辅助装置和工作介质[5]，对于本设计来说，分别为液压泵、液压马达、分流集流阀、辅助装置、液压油[6]。

(1)液压泵。液压泵是液压系统的动力装置[7]，通过液压泵，将驱动轮带动滚筒转动的机械能转换成为液压能进行传递，而且可以保证液压能的满荷[8]。

(2)液压马达。液压马达是液压系统的执行装置，它是输出机械能的装置，通过液压马达将分流集流阀输出的液压能转换成机械能，带动涡流机转动来吸收驱动轮的功率[9]。

(3)分流集流阀。分流集流阀是液压系统的控制装置，通过分流集流阀从左右两侧液压泵中收集等流量，以实现两侧液压泵的速度同步。

(4)辅助装置。辅助装置是能够使液压传动系统正常工作的其他配套元件，包括液压系统中的油箱、液压油管和阀组等，它具有净化、输送、冷却等功效。

(5)液压油。液压油是液压系统的工作介质，具有为系统提供传递能量、冷却、润滑、净化液压系统等功效[10]。

1.3功率吸收装置

风冷式电涡流机作为功率吸收装置，由定子、转子和励磁线圈组成，具有吸收功率和加载阻力的作用。液压传动式底盘测功机工作时，液压马达带动电涡流机转动，将液压系统的液压能转化成为涡流机转子的机械能，并以热量的形式发散出去，完成功率的吸收。

1.4电控系统

电控系统由转速传感器、油压传感器、AC511控制系统和测控电脑组成。

转速传感器与滚筒相连接，将单位时间内滚筒的转速转变成脉冲信号，油压传感器安装在分流集流阀输入管路上，转速传感器和油压传感器与AC511控制板相连，采集的数据通过CAN通信传给测控电脑。

AC511控制系统包括AC511控制板和涡流机加载板两部分，AC511控制板将采集的数据信号传给涡流机加载板，涡流机加载板根据控制板给定的加载电压给涡流机加载，测控电脑通过上述测量的相关参数计算出驱动轮的输出功率。

2 液压传动式底盘测功机工作原理及特点

2.1工作原理

液压传动式底盘测功机工作时，车辆驱动轮带动滚筒转动，左右两侧滚筒分别通过联轴器与液压泵相连，通过液压泵将驱动轮机械能转化成油液的液压能，左右两侧液压泵通过分流集流阀实现了流量的同步[11]。分流集流阀出油管路与液压马达相连，通过液压马达将液压油的液压能转化为液压马达的机械能，带动风冷式电涡流机转动，完成功率的吸收，液压马达出油管路的液压油流入油箱，完成油液的循环。

当给励磁线圈通以直流电时，涡电流产生的磁场与励磁磁场相互作用，产生与转子旋转方向相反的力矩，通过联轴器反作用于液压马达，使整个液压系统负载变大，相应的液压系统压力变大。负载经液压系统作用于滚筒，滚筒转动阻尼增大，并作用于汽车驱动轮，从而使汽车驱动轮转速降低，最后通过电控系统完成不同转速下车辆动力性能的检测。

2.2特点

(1)改变了传动方式，减小了台体尺寸。本设计采用液压传动方式代替机械传动，改变了原有结构，通过液压泵、液压马达等液压元件完成能量的传递。同时利用液压管路布置灵活的特点，将液压泵、压力传感器和分流集流阀安装在左右两组滚筒之间，减小了台体尺寸。表1为最大承载质量都为13 t的机械式底盘测功机(YDCG-13)与液压传动式底盘测功机参数对比。

表1 参数对比

由表1可知，液压传动式底盘测功机体尺寸较机械传动底盘测功机有了较大减小，从而使得液压动力性检测台体在移动检测平台中更便于布置，从而实现了可移动的车辆动力性能检测。

(2)将电涡流机单独安置于台体外，安装灵活方便。涡流机体积大、质量大，在移动检测平台中不方便布置，液压传动式底盘测功机利用液压管路将液压马达和电涡流机布置于台体之外，使得整个平台安装灵活方便。

3 试验验证

本试验使用总质量为14 570 kg、整备质量为4 380 kg、核定载质量为9 995 kg的江铃J28980重型卡车进行试验。首先，在3挡和4挡不同转速的工况下，在液压式动力检测平台上分别进行5次驱动轮输出功率检测试验，然后，在10 t底盘测功机上进行相同的试验，试验结果见表2。

表2 底盘测功机试验结果

表2中，相对标准偏差和相对误差分别是评价液压传动式底盘测功机检测数据重复性与准确性的标准，从表2中能够得出，液压传动底盘测功机与机械传动底盘测功机，在3挡工况下驱动轮输出功率的相对标准偏差分别为1.80%和1.00%，在4挡工况下驱动轮输出功率的相对标准偏差分别为1.21%和1.58%，数据重复性较好，而两测功机在3挡和4挡工况下，驱动轮输出功率平均相对误差分别为0.31%和0.84%，试验结果较为准确。

4 结 论

(1)液压传动式底盘测功机改变了传统底盘测功机的传动方式，通过液压传动重新设计了台体各零部件的连接方式，大幅度减小了台体的尺寸，便于在移动检测平台中进行布置；

(2)经过实车重复性试验和对比试验验证，液压传动底盘测功机检测结果重复性较好，与相同工况下传统底盘测功机的检测结果的相对误差较小，准确性较高，能够满足移动车辆动力性能检测的要求。

[1] 赵鑫.汽车动力性台架试验及评价方法研究[D].西安:长安大学,2012.

[2] 交通运输部.道路车辆综合性能要求和检验方法:GB 18565—2016[S].北京:中国标准出版社,2016.

[3] 安相璧.移动式军用车辆检测系统研究[D].天津:天津大学,2009.

[4] 何泗艺.液压传动技术在工程机械中的应用[J].现代制造技术与装备,2016(9):125-127.

[5] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].4版.北京:机械工业出版社,2005:23-24.

[6] 左健民.液压传动[M].北京:机械工业出版社,2006:4-6.

[7] 刘大威.液压泵输出流量脉动控制及其应用研究[D].长春:吉林大学,2013.

[8] 于立娟,王小东,张学成.轴向柱塞泵流量脉动主动控制方法及仿真研究[J].西安交通大学学报,2013(11):43-47.

[9] ROBERT J, PAUL J. Testing an electrohydraulic motion control system[J]. Hydraulics & Pneumatics，2013(5):14-15.

[10] 王鹏飞.浅析液压系统中的常见故障[J].黑龙江科技信息,2016(34):56-57.

[11] 王志军.液压技术的发展现状与趋势[J].电子制作,2016(20):85.

(编辑：张峰)

DesignofAutomobileChassisDynamometerBasedonHydraulicTransmission

LI Wenchang1, AN Xiangbi2, YANG Kai1, CHEN Chengfa2, BAI Yunchuan2
(1.Postgraduate Training Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Vehicle Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China )

● 车辆工程VehicleEngineering

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.09.012

U467.5

A

1674-2192(2017)09- 0050- 04

2017-05-26；

2017-06-18．

李文昌(1991—)，男，硕士研究生；安相璧(1963—)，男，博士，教授，硕士研究生导师．