通指车辆上装设备可靠性等效振动台试验方法研究

杨明军 惠毅 余云加 田昊 田哲文

摘  要：为建立专门的通信指挥车上装设备的等效振动台可靠性试验方法。首先，通过实车多工况道路试验得到真实路谱，对其进行分析处理，根据不同工况下的最大峰值画出功率谱密度曲线图的包络线即可得到规范功率谱。其次，与相关标准规定的实车行驶里程及运行工况相结合，制定出上装设备振动台试验方案。最后，对上装设备进行了振动台试验。结果表明，振动台试验数据与实车道路试验数据拟合较好。研究显示，通过等效振动台试验的方法能够替代实车道路试验，符合通指车辆的实际车辆结构减震特性。

关键词：通指车辆；上装设备；可靠性；等效振动台试验

中图分类号：U466       文献标识码：A      文章编号：1005-2550（2023）02-0084-06

Generally Refers to The Research on The Reliability Equivalent Shaker Test Method of Vehicle Bodywork Equipment

YANG Ming-jun1， HUI Yi2， YU Yun-jia1， TIAN Hao3， TIAN Zhe-wen3

（1.Radio and Television Metrology and Testing Co.， Ltd.， Wuhan 430074， China;

2. Military Representative Bureau of Equipment Development Department of the Military Commission，Beijing 100036， China; 3. School of Automotive Engineering，  Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）

Abstract： To establish the equivalent vibration table reliability test method for the equipment installed on the communication command vehicle. First of all， the real road spectrum is obtained through the real vehicle multi-mode road test， and it is analyzed and processed. The standard power spectrum can be obtained by drawing the envelope of the power spectrum density curve according to the maximum peak value under different conditions. Secondly， combined with the actual vehicle mileage and operating conditions specified in the relevant standards， a vibration table test plan for the upper equipment was developed. Finally， the shaking table test is carried out for the upper equipment. The results show that the shaking table test data and the real vehicle road test data fit well. The research shows that the equivalent shaking table test method can replace the real vehicle road test， which is in line with the actual vehicle structural damping characteristics of generic vehicles.

Key Words： General Vehicle; Upper Equipment; Reliability; Equivalent Shaking Table Test

楊明军

毕业于中国地质大学（武汉），硕士学历，现就职于广电计量检测集团股份有限公司，负责技术支持，研究方向整车测试及通用质量特性。

引    言

随着通信技术和专用汽车技术的发展，适用于通信指挥的专用车辆得到了很大的发展[1]。但是有关通信指挥车上装设备可靠性的评价标准却没有完善，大多数通指车辆上装设备可靠性试验的考核仍延用了原方法，不能满足日益发展的通指车辆上装设备可靠性鉴定试验的需要，因此有必要对通指车辆上装设备可靠性鉴定试验方法进行研究，结合通指车辆的产品特点，形成一套通指车辆上装设备可靠性鉴定试验标准，指导其可靠性鉴定工作，保证通指车辆上装设备可靠性水平，适应当前通指车辆作战需要。

各种新车型从设计开发到稳定生产及整车改进都要经过各类型的试验，其中行驶可靠性试验是考核整车底盘及上装设备可靠性的关键试验，在相关的国标及国军标中均有相应规定[2，3]。各类汽车行驶可靠性考核一般是通过实际道路行驶试验或汽车试验场试验进行考核[4]。通信指挥车上装设备可靠性道路试验通常需要很长时间，耗费较多的人力与物力。因此需要开发一个时间短，重复性好，高效合理，同时受天气影响较小，成本较低的方法来评价通信指挥车上装设备可靠性[5]。对此，本文提出一种通指车辆上装设备可靠性等效振动台试验方法。

首先驾驶通指车辆在高速环路、鱼鳞坑路、综合路面以及越野路面四种不同工况下进行道路试验，在指定位置安装对应的三向加速度传感器和应变片，通过动态信号测试分析系统采集道路试验过程中的振动和应变数据。对采集到的振动时域信号进行裁剪[6]，频谱分析得到四种工况对应的功率谱密度曲线。参考标准路谱时间测算中的组合轮式车辆振动标准（C.3）将鱼鳞坑路、综合路、越野路面汇总分析，得到不同方向的汇总功率谱密度曲线图，根据高速公路卡车振动环境（C.1）将高速环路工况单独分析，得到高速环路不同方向的功率谱密度曲线[7]。根据不同工况下的最大峰值画出功率谱密度曲线图的包络线即可得到规范功率谱。结合相关的规定标准对振动台振动时间进行预估。将得到的规范功率谱数据输入到电磁振动台上进行模拟振动试验，并按预估用时设定振动时间。将在电磁振动台上得到的应变数据与道路试验数据进行对比后发现，振动台试验可以很好的模拟道路试验。

1    道路试验及路谱采集

首先对通信指挥车上装设备进行道路试验并进行路谱采集，记录采集的数据以便之后进行数据分析以及对比。

1.1   道路试验

在通信指挥车上装设备对应位置安装固定三向加速度传感器和应变片，并与对应的数采设备进行连接。驾驶带有上装设备的通信指挥车在高速环路、鱼鳞坑路、越野路面和综合路面（如图1）上以一定的车速行驶，通过动态信号测试分析系统记录振动和应变数据。

1.2   道路试验路谱采集

路谱采集过程中主要通过三向加速度传感器测量振动数据，通过应变片采集应变数据。三向加速度传感器主要采集通信指挥车上装设备X、Y、Z三个方向的振动数据，4个应变片分别通过4个通道与数据采集系统连接，采集通信指挥车上装设备道路试验应变数据。

2    路谱裁剪以及数据分析

对记录的道路试验路谱进行裁剪，同时对道路试验数据分析处理得到振动台试验需要的输入数据，从而进一步拟定振动台试验方案。

2.1   路谱裁剪

样车在高环、越野、综合、鱼鳞工况下工作，为确定其行驶过程样车环境实验所需满足的振动条件，需对不同速度下振动数据进行统计分析，确定振动规范谱。选择的行驶振动数据应满足以下条件：

（1）避免选择冲击、异常振动时刻的数据，应选择平稳行驶过程中振动幅 值最大的振动数据区间；

（2）所有 X 向振动数据进行统计分析、Y向数据进行统计分析、Z 向数据进行分析，确定验证车需满足的X 向规范谱、Y 向的规范谱、Z 向规范谱；根据验证车振动数据的时域图谱，选取的样本数据区间分别如下图所示（绿色是裁剪部分，红色是保留部分）：

由上图可知，高环60码工况下X向裁剪为46s信号数据，Y向裁剪为38s信号数据，Z向裁剪为51s信号数据。

由上图可知，高环80码工况下X向裁剪为62s信号数据，Y向裁剪为62s信号数据，Z向裁剪为54s信号数据。

由于高环100码数据编辑压缩前后变化不大，不再裁剪，结果如下图所示：

由上图可知，鱼鳞工况下X向裁剪为20s信号数据，Y向裁剪为19s信号数据，Z向裁剪为25s信号数据。

由上图可知，越野10碼工况下X向裁剪为110s信号数据，Y向裁剪为110s信号数据，Z向裁剪为110s信号数据。

由上图可知，越野15码工况下X向裁剪为63s信号数据，Y向裁剪为56s信号数据，Z向裁剪为46s信号数据。

由上图可知，综合工况下X向裁剪为67s信号数据，Y向裁剪为65s信号数据，Z向裁剪为66s信号数据。

2.2    数据分析处理

将采集到的振动时域信号转为频域信号，参考相关国家标准将四种工况转换为两部分来分析，画出频域图的包络线，即规范功率谱。参考组合轮式车辆振动标准（C.3）将鱼鳞坑路、综合路、越野路面汇总分析，得到不同方向的汇总功率谱密度曲线图，根据高速公路卡车振动环境（C.1）将高速环路工况单独分析，得到高速环路不同方向的功率谱密度曲线图。根据不同工况下的最大峰值画出功率谱密度曲线图的包络线即可得到规范功率谱。结果如下图所示。

3    振动台试验方案拟定

根据路谱裁剪结果结合相对应的标准制定等效振动台试验时间如表1所示：

根据上表分析，原本需要7200km道路试验缩减为38h的等效振动台试验，该等效振动台试验时间短，重复性好，高效合理，同时受天气影响较小，成本较低。

4    结论

采用该试验得出的数据得出规范功率谱作为电磁振动台输入数据进行试验，从电磁振动台得到的数据与道路试验数据对比发现，可以用电磁振动台试验来代替道路试验。本文提出的通指车辆上装设备可靠性等效振动台试验方法可以满足日益发展的通指车辆上装设备可靠性鉴定试验的需要，指导通指车辆上装设备可靠性鉴定工作，保证其可靠性水平，适应当前通指车辆作战需要。

参考文献：

[1]余云加，宋庭新. 一种通信指挥车的总体设计[C]//.湖北省机械工程学会设计与传动专业委员会暨武汉市机械设计与传动学会第18届学术年会论文集.，2010：71-73+87.

[2]GB/T 12678-1990，汽车行驶可靠性试验方法[S].

[3]GJB 1106-91，军用专用汽车定型试验规程[S].

[4]宰玉. 某重型商用车可靠性评价体系研究[D].合肥工业大学，2018.

[5]吴江生. 基于汽车伪损伤等效的道路模拟试验方法应用研究[D].上海交通大学，2016.DOI：10.27307/d.cnki.gsjtu.2016.001731.

[6]夏雪宝，鲁吉林，余云加，杨明军.整车行驶可靠性与室内道路模拟试验技术方法研究[J].环境技术，2020，38（03）：27-32.

[7]GJB150.16A-2009，标准路谱时间测算[S].

专家推荐语

秦   岭

武汉理工大学汽车工程学院

车辆工程专业  副教授

本文通过实车多工况道路试验得到真实路谱，经过对数据的分析处理，制定出相应的试验方法。基本弥补目前国内通指车上装设备的可靠性试验方法不完善以及专用标准缺失的问题。该文章内容具有一定的创新性。文章结构较为合理，逻辑思路观点清晰。