CN102368049B - 自行车碟刹制动性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自行车碟刹制动性能测试装置。现有的测试依赖于人工。本发明中的电机的转速由变频器控制，电机的输出轴通过减速器驱动旋转轴转动，旋转轴上依次装有离合器、惯性盘、碟刹装置和测速码盘。碟刹装置包括碟盘和刹车钳，其中碟盘装在所述的旋转轴上，刹车钳通过刹车线与把手连接，在刹车线上还设置有拉力传感器；把手由气泵控制。温度传感器正对碟盘设置，第一继电器控制电磁离合器的开合，第二继电器控制气泵的动作；温度传感器、拉力传感器、测速码盘、第一继电器、第二继电器均与采集控制器信号连接。变频器、采集控制器与上位机信号连接。本发明可以精确检测碟刹的各项动态性能，为碟刹的质量评价与设计改进提供依据。

Description

自行车碟刹制动性能测试装置
技术领域
本发明涉及自行车配件性能检测装置，尤其是自行车碟刹的动态性能检测。
背景技术
随着碟刹的使用越来越普及，碟刹的可靠性测试显得尤为重要，因为这关系到使用者的安全问题。制动性能是碟刹测试中非常关键的指标。目前国内市场上并没有关于碟刹的测试装置，自行车碟刹的制动性能的测试，主要靠测试人员骑自行车测试，这种测试方法存在很多缺陷。如：测试人员全凭主观意识对自行车碟刹的好坏进行判断，随机性大；测试过程耗时长；在碟刹的研发阶段，测试人员直接骑车测试，可能造成摔伤等事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种自行车碟刹性能检测装置，解决刹车制动距离、寿命等动态性能的精确检测问题。
本发明参考欧洲标准化委员会制定的《EN14764-2005城市和远足自行车安全要求和检测方法》标准，采用旋转的惯性盘来模拟自行车动能的原理，设计了自行车碟刹制动性能测试装置。该装置用于自行车碟刹生产厂家测试碟刹的制动性能和寿命试验。
本发明的解决技术问题所采取的技术方案：
自行车碟刹制动性能测试装置，包括旋转轴、电机、减速器、电磁离合器、惯性盘、碟刹装置、测速码盘、温度传感器、拉力传感器、把手、气泵、第一继电器、第二继电器、变频器、采集控制器和上位机。
所述电机的转速由变频器控制，电机的输出轴通过减速器驱动旋转轴转动，旋转轴上依次装有离合器、惯性盘、碟刹装置和测速码盘，所述的离合器靠近减速器设置。
所述的碟刹装置包括碟盘和刹车钳，其中碟盘装在所述的旋转轴上，刹车钳通过刹车线与把手连接，在刹车线上还设置有拉力传感器；把手由气泵控制。
所述的温度传感器正对碟盘设置，所述的第一继电器控制电磁离合器的开合，第二继电器控制气泵的动作；温度传感器、拉力传感器、测速码盘、第一继电器、第二继电器均与采集控制器信号连接。
所述的变频器、采集控制器与上位机信号连接。
本发明的优点在于：
本测试装置采用计算机自动控制检测过程，在检测碟刹制动距离、寿命的同时，还提供刹车过程中刹车力、速度、温度等的实时变化曲线，可以精确检测碟刹的各项动态性能，为碟刹的质量评价与设计改进提供依据。装置操作简单，可靠性高，有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为惯性盘示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
（1）刹车性能测试方式
根据《EN14764-2005城市和远足自行车安全要求和检测方法》标准，自行车和人的总质量为                                               
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE002
，运行速度为
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE004
，刹把力为180N，在此条件下对碟刹制动性能进行测试。在自行车碟刹制动性能测试装置中，用惯性盘模拟自行车动能。
刹车性能测试时，先让惯性盘达到自行车和人质量为
Figure 648480DEST_PATH_IMAGE002
，运行速度为时动能相当的旋转速度，然后开始施加刹车力进行制动，直至惯性盘停止，此时惯性盘的动能全部用于克服制动能，记录惯性盘从开始制动到停止运动的角位移，由此可以换算成自行车行驶的直线距离。
如图1所示，通过第一继电器11控制电磁离合器3合上，启动电机1，变频器10控制电机1的转速，经减速器2，带动整个旋转轴17转动；当惯性盘4的转速达到设定值时，电磁离合器3脱开；通过第二继电器14控制气泵13下压车把手12，加上额定的刹车力，碟刹装置7的刹车钳抱住碟刹装置的碟盘，开始制动，此时测速码盘5对惯性盘4转动圈数进行计数，等到惯性盘4停止，合计惯性盘4转动的圈数，并换算成自行车行驶的直线距离。
（2）刹车寿命试验方式
如图1所示，通过第一继电器11控制电磁离合器3合上，启动电机1，变频器10控制电机1的转速，经减速器2，带动整个旋转轴转动；当惯性盘4的转速达到设定值时，通过第二继电器14控制气泵13下压车把手12，加上额定的刹车力，碟刹装置7的刹车钳抱住碟刹装置的碟盘，开始制动，此时测速码盘5对惯性盘4转动圈数进行计数；电机1持续运行时间达到设定值时，停止电机1，累计惯性盘转动的圈数，根据刹车磨损状态，评价刹车寿命。
在上述两种工作方式中，温度传感器6对碟盘的温度进行测量，实现对碟盘的表面温度进行实时监控；拉力传感器9安装在刹车线8中间，测量刹车线所承受的拉力。采集控制器15采集测速编码盘、温度传感器和拉力传感器的数据；上位机16收集采集控制器的数据、进行换算，并将速度值，温度值和拉力值实时的显示在屏幕上。上位机通过控制采集控制器间接对第一继电器和第二继电器进行控制。
惯性轮和配重块的确定：
在自行车碟刹制动性能测试装置中，惯性盘用以模拟自行车动能。
如图2所示，惯性盘由惯性轮18和配重块19和20组成。配置块安装在惯性轮上。根据惯性盘转动时的转动动能等于自行车运行时的动能，选择合适参数惯性盘和配重块。
若惯性盘的半径为
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE006
，质量为
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE008
，配置块安装在距惯性盘中心点
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE010
处，质量为
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE012
，惯性盘的转动动能为：
Figure 2011102920974100002DEST_PATH_IMAGE014
        （1）
上式中为惯性盘的转动惯量，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为惯性盘的转动角速度。
惯性盘的转动惯量
Figure 597555DEST_PATH_IMAGE016
包括惯性轮的转动惯量
Figure DEST_PATH_IMAGE020
和配重块的转动惯量。
Figure DEST_PATH_IMAGE024
        （2）
Figure DEST_PATH_IMAGE026
         （3）
惯性盘的转动角速度
Figure 304348DEST_PATH_IMAGE018
与自行车的转动角速度相同，若自行车的运行速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，自行车车轮半径为
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，则角速度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
    （4）
惯性盘的转动动能为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
    （5）
若自行车和人的总质量为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，自行车运行时的动能为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
      （6）
惯性盘转动时的转动动能等于自行车运行时的动能，即
Figure DEST_PATH_IMAGE040
    （7）
Figure DEST_PATH_IMAGE042
          （8）
当选定惯性轮，且配重块的安装位置确定时，则
Figure DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure DEST_PATH_IMAGE046
和
Figure DEST_PATH_IMAGE048
已知，从而可以由式（8）计算出所需配重块的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE050
。

Claims (1)

1.自行车碟刹制动性能测试装置，包括旋转轴、电机、减速器、电磁离合器、惯性盘、碟刹装置、测速码盘、温度传感器、拉力传感器、把手、气泵、第一继电器、第二继电器、变频器、采集控制器和上位机，其特征在于：
所述电机的转速由变频器控制，电机的输出轴通过减速器驱动旋转轴转动，旋转轴上依次装有离合器、惯性盘、碟刹装置和测速码盘，所述的离合器靠近减速器设置；
所述的碟刹装置包括碟盘和刹车钳，其中碟盘装在所述的旋转轴上，刹车钳通过刹车线与把手连接，在刹车线上还设置有拉力传感器；把手由气泵控制；
所述的温度传感器正对碟盘设置，所述的第一继电器控制电磁离合器的开合，第二继电器控制气泵的动作；温度传感器、拉力传感器、测速码盘、第一继电器、第二继电器均与采集控制器信号连接；
所述的变频器、采集控制器与上位机信号连接。
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