“雙前橋”臺架檢測制動性能不合格原因分析(圖)

    近幾年來，隨著汽車運輸業的迅速發展，一種新型車架結構的貨車隨處可見，運輸業主們習慣地稱這種車型為“前四后八”。該車型，雙前橋都具有轉向性，雙后橋都是驅動橋，也就是驅動方式是8×4（圖1），主要以解放、東風和歐曼等車型為主。

圖1 “雙前橋”汽車結構示意圖

    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問題：凡是這種車型，在檢測制動性能時，雙前橋的第一軸、第二軸的制動力和有一個共性，就是所測制動力和都偏低，很難達到國家標準。

    《GB7258-2004機動車運行安全技術條件》及《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法（18565-2001）》中規定：用汽車制動試驗臺檢驗車輛的制動性能，車輛空載時，第一軸的左右輪制動力和應大于或等于該軸軸荷的60%，整車的制動力總和應大于或等于整車重量的60%。而雙前橋的第一軸、第二軸制動力和一般只能達到軸荷的50%左右。

    注意到這個問題后，筆者專門進行了一段時間的觀察和粗略統計，發現該車型的第一軸和第二軸制動力和在軸荷的50%左右成正態分布，甚至更低。國標中雖然對總質量大于3500kg貨車的第一軸以外的后軸制動力和沒有直接作出要求，但第二軸的制動力和必定影響著整車總制動力和的評價。筆者隨機跟蹤幾個該車型的檢測過程，在發出檢測指令后，引車員在規定的時間內正確操作，踩下制動踏板，制動性能檢測系統工位機獲取左右車輪的制動力增長曲線，并且取得了整個過程中的最大值，同時本人也注意到制動過程中左右輪胎都能夠抱死。在仔細觀察了該車型的車架結構之后，初步判斷是制動試驗臺臺架結構對于檢測這種車型的雙前橋存在缺陷。由于制動臺舉升器的下落，改變了被測軸的垂直軸荷，從而導致所測數據不準確。理論上說，任何多軸車輛的全部車輪如果都是單獨地剛性懸掛在車架上，則在不平的道路上行駛時將不能保證所有車輪同時接觸地面。當有彈性懸架而道路不平度較小時，雖然不一定出現車輪懸空的現象，但各個車輪間的垂直載荷分配比例會有很大改變。在車輪垂直載荷變小甚至為零時，則車輪對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計成都具有轉向功能的原因之一。為了更清晰詳細地剖析這個問題，筆者做了1次細致有序的研究工作。

    1輛2005年3月出廠的東風EQ1290WJ重型廂式貨車，驅動方式8×4，雙前橋都是轉向軸，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。

    車輛以規定的速度駛過與地面在同一個水平面的軸重儀，測得表1中的軸重數據，整車的質量G=F1+F2+F3+F4。隨后車輛的各軸依次駛入制動工位，測得表1中的制動數據。

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構原理，如圖2所示，這是一個平衡懸架。將兩個車橋裝在平衡桿的兩端，而將平衡桿的中部與車架做鉸鏈式的連接。兩個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，一個車橋抬高將使另一個車橋下降。而且，由于平衡兩臂等長，則兩個車橋的垂直載荷在任何情況下都相等。實際上，在本次研究第一軸和第二軸受力情況時，我們可以把三、四軸的中心軸作為一個支點來看待，也就是F3和F4合為一個力來研究。

圖3 制動檢驗臺結構原理

    現在我們來看一下第一軸和第二軸的結構以及檢測制動時的受力情況。和第三、四軸截然不同，第一軸和第二軸是相互獨立的彈性懸掛，它們分別掛接在車架上。在檢測制動過程中，當第一軸駛入制動檢測工位時，如圖3所示，由于檢測臺的構造原理，舉升器下降后，車輪也隨著下降和制動臺滾筒接觸，一軸的軸心遠離車架，發生一個位移△S1，彈性懸掛變形減弱，受力減小，垂直受力變小；同時，相對于遠端三、四軸的中心軸這個支點，整車車架從原來的水平線向下發生一個傾斜角α1，那么，二軸的軸心相對于向下發生位移的車架，向上發生了一個位移△S2，接近車架，彈性懸掛受力增強，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生了明顯的變化：

 F1′

這就導致一軸輪胎與檢測臺滾筒的附著力減小，所測制動力與實際行駛在平坦道路上的制動力產生了很大的誤差。同樣道理，測第二軸時，由于第二軸隨著制動臺舉升器下降發生一個向下的位移△S2′，軸心遠離車架，彈性懸掛受力減小，同時整車車架從原來的水平線向下發生了一個傾斜角α2，那么第一軸軸心相對于向下傾斜的車架發生了一個向上的位移△S1′，同理，

 F1″>F1, F2″

    這時，第二軸的輪胎與檢測臺滾筒的附著力減小，與實際值產生了誤差。

    問題的癥結找到了，解決辦法就從這里下手，能否使在測量第一軸和第二軸時，車架向下發生位移后的軸荷分布狀態和行駛在平坦道路上一樣呢？方法是有的。以我站為例，現使用的是石家莊華燕設備廠制造的QZT-10型汽車制動檢驗臺。目前，解放、東風和歐曼等系列的8×4車型，有3種直徑不等的輪胎，從1050mm到1070mm之間，我們選取一個直徑為1060mm中間值，輪胎型號為11.00-20R。

 QZT-10制動檢驗臺參數如下：
 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，在檢測狀態下，制動臺舉升器下降后，車輪與制動臺滾筒接觸，那么，以O₁O₂為底邊的等腰三角形
△OO₁O₂的高：

    輪胎相對于地面A向下發生的位移△S是：

    在本例中代入數據后得：
 △S=44.05mm 

    這個值就是被測車輪與制動臺滾筒接觸后車輪下降的位移，從而導致車架向下傾斜。我們只要在鋪設制動臺設備時，滾筒的上母線高出水平地面△S，這樣，在舉升器下降后，被測軸的向下移動使車輪與制動臺滾筒接觸，車輛的車架下落，恢復至水平狀態，和行駛在平坦道路上的整個車輛各軸荷分配狀態相同，保證了所測數據的合理性。這種方法就是通過調整臺架結構，改善檢測條件，保證了“前四后八”車型在檢測雙前橋制動性能時的狀態與實際運行狀態的一致，從而實現了數據的科學性和公正性。

    汽車綜合性能檢測是汽車使用、維護和修理中對汽車的技術狀況進行測試和檢驗的技術手段，是保證汽車各項性能指標良好、保證汽車安全運輸的重要工作，因而必須體現科學性和公正性。同時，汽車檢測技術是伴隨著汽車技術的發展而發展的，汽車技術的提高要求汽車檢測技術的配套完善。就本篇文章提到的問題，從某種意義上來說，體現了汽車檢測技術發展與普及的滯后。本文通過對解決此問題的探究和嘗試，希望能為汽車檢測技術的完善和發展做出應有的努力.