CN101451894A

CN101451894A - 刹车试验方法和刹车试验机

Info

Publication number: CN101451894A
Application number: CNA2008101074098A
Authority: CN
Inventors: 粟定华; 赖小梅
Original assignee: HAOHUA SOUTH CHINA (GUILIN) RUBBER CO Ltd
Current assignee: Chemchina Shuguang Rubber Industry Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: CN101451894B

Abstract

本发明公开的一种刹车试验方法和刹车试验机，通过实时测定飞轮速度和刹车力矩，推算飞轮累积减少的能量，再计算与之对应的飞轮测算速度，闭环控制电机、调整飞轮速度，使飞轮的减速度与刹车力矩成正比，且飞轮速度降至零时累计减少的能量等于刹车过程总的刹车能量值。本发明能更加真实、准确地模拟实际刹车装置或摩擦材料的刹车状态。

Description

刹车试验方法和刹车试验机

技术领域

本发明涉及一种刹车试验方法和刹车试验机。

背景技术

目前，国内对于刹车装置或摩擦材料的性能试验所采用的电模拟法，这种方法飞轮无须配重，飞轮与一个大功率的电动机直联或通过传动系统相联接。该电动机能够无极调速，当轮胎压上飞轮，执行刹车制动时，电机控制飞轮的转速恒减速至零，以通过控制飞轮刹车速度模拟实际刹车过程的速度变化情况。然而现有的刹车试验过程中，由于飞轮减速度与刹车压力是恒定的，而刹车力矩取决于刹车材料的性能，因此，当飞轮速度降至零时，有可能刹车吸收的能量达不到或超过要求的刹车能量。另外，在实际车辆刹车过程中，即使刹车压力恒定不变，实际速度的变化也并非是一个恒减速至零的过程，而是一个不规则的速度变化过程，但速度降至零时必然会吸收到一定的刹车能量。因此，通过现有的刹车试验方法并不能完全模拟实际刹车过程，按现有方法进行刹车装置或摩擦材料的性能试验时，其所得的试验结果与实际车辆刹车结果是有差异的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种刹车试验方法和刹车试验机，它能更加真实、准确地模拟实际刹车装置或摩擦材料的刹车状态。

为解决上述问题，本发明所设计的刹车试验方法，轮胎压在飞轮上，带有摩擦材料的刹车装置安装在轮胎与轮胎固定轴之间，通过电机控制飞轮的速度减至零。实时测定飞轮速度和刹车力矩，推算飞轮累积减少的能量，再计算与之对应的飞轮测算速度，闭环控制电机、调整飞轮速度，使飞轮的减速度与刹车力矩成正比，且飞轮速度降至零时累计减少的能量等于刹车过程总的刹车能量值。

上述方案中，所述飞轮测算速度为

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' Δt}{E}}

式中，E为要求的刹车能量值，r为飞轮半径，V₀为起始飞轮速度，V_i’为实时测量到的飞轮速度，M_i为实时测量到的刹车力矩，Δt为采样间隔时间。

上述方案中，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时检测到的飞轮速度和刹车力矩传送到微处理器进行运算处理，得到飞轮测算速度作为电动机控制信号。

在使用上述方法进行模拟控制过程中，飞轮速度和刹车力矩的实时采样的间隔时间越短，越接近实际刹车状态，当然效果也就更理想，因此本发明飞轮速度和刹车力矩实时测定的采样间隔时间小于0.1秒，最好为0.01秒。

根据上述方法所设计的刹车试验机，包括飞轮以及与飞轮相连、且控制飞轮速度的电机，轮胎压在飞轮上，带有摩擦材料的刹车装置安装在轮胎与轮胎固定轴之间。所述还包括飞轮速度传感器、刹车力矩传感器和微处理器，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器通过信号线与微处理器的输入端相连，该微处理器内存储有推算飞轮累积减少的能量，再计算与之对应的飞轮测算速度的程序，以得到的飞轮测算速度作为微处理器的输出信号，微处理器的输出端与电动机的控制端相连。

上述方案中，所述微处理器为存储有

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i} Δt}{E}}

的微处理器，其中E为要求的刹车能量值，r为飞轮半径，V₀为起始飞轮速度，V_i’为飞轮速度传感器实时测量到的飞轮速度，M_i为刹车力矩传感器实时测量到的刹车力矩，Δt为采样间隔时间。

上述方案中，所述电机要求能无极调速，相应给定性能较好，因此本发明所述电机最好是伺服电机。

上述方案中，所述飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时检测的采样间隔时间小于0.1秒。最佳采样间隔时间为0.01秒。

本发明采用能量控制法进行刹车试验，与恒减速率法相比，更接近车辆刹车的实际情况。在使用计算机进行模拟控制中，只要间隔时间足够短，电动机的跟随特性好，该试验方法的效果会相当理想。它既显示出电模拟试验机调整灵活的特点，也兼顾有惯性试验机“惯性制动”特点。当设定刹车速度和刹车能量时，该方法能在刹车速度降至零速时累计能量刚好达到预定值，并且使减速率与刹车力矩成正比关系，能很好地模拟车辆惯性制动过程。由此可见，这种电模拟试验方法与动力学理论相符，完全能满足试验要求。

附图说明

图1为本发明一种刹车试验机的控制框图。

具体实施方式

图1为本发明一种刹车试验机的控制框图，包括有带有摩擦材料的刹车装置、飞轮、电机、飞轮速度传感器、刹车力矩传感器和微处理器。本发明电机、飞轮、轮胎、以及带有摩擦材料的刹车装置的安装方式与现有刹车试验机相同，即轮胎压在转动的飞轮上，带有摩擦材料的刹车装置安装在轮胎与轮胎固定轴之间。电机与飞轮直连或通过传动系统相联接，电动机控制飞轮的速度减至零，以此来模拟实际刹车过程的速度变化情况。不同的是，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器通过信号线与微处理器的输入端相连，微处理器的输出端与电动机的控制端相连。本发明刹车试验机的电机要求能无极调速、且响应给定性能较好，因此本发明最佳实施例所选有的电机为伺服电机。

本发明最佳实施例的刹车试验机选用半径为r的飞轮。试验之初，将要求的刹车能量值E和起始刹车速度即飞轮起始速度V₀这两个用户给定的参数输入微处理器，并通过微处理器内存储的运算程序

m = \frac{2 E}{{V_{0}}^{2}}

①

计算出该轮胎安装车辆当的质量后存储在微处理器内。

然后启动刹车试验机，微处理器向电机发出指令，电机带动飞轮转动至飞轮始速度V₀，此时飞轮的起始动能即等于要求的刹车能量值E。

当飞轮的速度达到设定的飞轮始速度V₀时，带有摩擦材料的刹车装置开始工作，刹车试验机便正式进入刹车试验过程。接着，飞轮速度传感器将实时测量到的飞轮速度V_i’，刹车力矩传感器将实时测量到的刹车力矩为M_i送入微处理器，则可通过微处理器内存储的运算程序

E_{i} = Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' dt

②

计算出飞轮累积减少的能量

根据动能定理，当飞轮的起始速度V₀降低到某一速度V_i时，

E - Ei = m \times \frac{V_{i}^{2}}{2}

③

故综合式①、②和③，即可得出某一时刻飞轮对应的飞轮测算速度应为

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' dt}{E}}

④

上述式④的运算程序存储在微处理器中，该运算程序可通过飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时测定的飞轮速度和刹车力矩，推算飞轮累积减少的能量，然后再计算与之对应的飞轮测算速度。得到的飞轮测算速度作为微处理器的输出信号，该输出信号通过微处理器的输出端输送至电机的控制端用于闭环控制电机、调整飞轮速度，使飞轮的减速度与刹车力矩成正比，且飞轮速度降至零时累计减少的能量等于要求的刹车能量值。

当然在本发明的刹车试验过程中，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器的实时采样间隔时间越短，越接近实际刹车状态。然而实际上，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器的采样时间不可能做到无限小，因此本发明最佳实施例在进行上述模拟控制过程中，用传感器的两次采样间隔时间Δt来代替dt，即微处理器内存储的飞轮测算速度的程序为

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' Δt}{E}}

由此可见，只要采样间隔时间足够短，电动机的跟随特性好，该试验方法的效果依然会相当理想。本发明飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时检测的采样间隔时间最好小于0.1秒。作为本发明最佳实施例，所述的飞轮速度传感器和刹车力矩传感器两者的实时采样间隔时间均为0.01秒。

本发明的刹车试验机不仅可以进行汽车轮胎的检测，而且适用与飞机轮胎轮胎、或其他摩擦材料的检测。

Claims

1、刹车试验方法，轮胎压在飞轮上，带有摩擦材料的刹车装置安装在轮胎与轮胎固定轴之间，通过电机控制飞轮的速度减至零，其特征在于：实时测定飞轮速度和刹车力矩，推算飞轮累积减少的能量，再计算与之对应的飞轮测算速度，闭环控制电机、调整飞轮速度，使飞轮的减速度与刹车力矩成正比，且飞轮速度降至零时累计减少的能量等于要求的刹车能量值。

2、根据权利要求1所述的刹车试验方法，其特征在于：所述飞轮测算速度为

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' Δt}{E}}

3、根据权利要求1或2所述的刹车试验方法，其特征在于：所述飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时检测的飞轮速度和刹车力矩传送到微处理器进行运算处理，得到飞轮测算速度作为电动机控制信号。

4、根据权利要求1或2所述的刹车试验方法，其特征在于：所述飞轮速度和刹车力矩实时测定的采样间隔时间小于0.1秒。

5、根据权利要求3所述的刹车试验方法，其特征在于：所述飞轮速度和刹车力矩实时测定的采样间隔时间为0.01秒。

6、刹车试验机，包括飞轮以及与飞轮相连、且控制飞轮速度的电机，轮胎压在飞轮上，带有摩擦材料的刹车装置安装在轮胎与轮胎固定轴之间，其特征在于：所述还包括飞轮速度传感器、刹车力矩传感器和微处理器，飞轮速度传感器和刹车力矩传感器通过信号线与微处理器的输入端相连，该微处理器内存储有推算飞轮累积减少的能量，再计算与之对应的飞轮测算速度的程序，得到的飞轮测算速度作为微处理器的输出信号，微处理器的输出端与电动机的控制端相连。

7、根据权利要求6所述的刹车试验机，其特征在于：所述微处理器为存储有

V_{i} = V_{0} \times \sqrt{1 - \frac{Σ \frac{Mi}{r} \times V_{i}' Δt}{E}}

的微处理器，其中E为要求的刹车能量值，r为飞轮半径，V₀为起始飞轮速度，V_i’为飞轮速度传感器实时测量到飞轮速度，M_i为刹车力矩传感器实时测量到的刹车力矩，Δt为飞轮速度传感器和刹车力矩传感器的采样间隔时间。

8、根据权利要求6或7所述的刹车试验机，其特征在于：所述电机是伺服电机。

9、根据权利要求6或7所述的刹车试验机，其特征在于：所述飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时测定的采样间隔时间小于0.1秒。

10、根据权利要求9所述的刹车试验机，其特征在于：所述飞轮速度传感器和刹车力矩传感器实时测定的采样间隔时间为0.01秒。