CN202974673U - 多桥车辆制动抖动诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多桥车辆制动抖动诊断装置，涉及工程机械领域。该多桥车辆制动抖动诊断装置包括制动抖动发生机理诊断装置、制动抖动传递路径诊断装置以及检测结果显示设备，制动抖动发生机理诊断装置包括压力检测元件、抖动检测元件以及检测信号采集设备。制动抖动传递路径诊断装置包括诊断检测元件以及诊断信号采集设备。诊断检测元件与诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接。本实用新型用于对四桥车辆的制动抖动进行诊断。

Description

多桥车辆制动抖动诊断装置

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种多桥车辆制动抖动诊断装置。

背景技术

制动抖动是指车辆在一定车速范围内实施制动时引起转向盘、制动踏板、车身底板和座椅剧烈抖动的现象，它是制动引起的振动中的一种。根据制动抖动的发生机理，制动抖动可以分为三类，即低频抖动、中频颤振和高频啸叫。

制动抖动一般发生在车辆高速行驶并实施中等强度制动时，它是制动系统的一个重要故障，对车辆的操纵稳定性有明显影响，有增加驾驶员的疲劳程度和误操作的可能性，因此对制动抖动成因的研究使得从根本上控制制动抖动成为可能，发生制动抖动的根本原因是制动力矩和制动压力、制动轮速发生了波动。

目前，大多数四桥汽车起重机制动系统采用鼓式制动器。制动原理是利用旋转部件与非旋转部件之间的摩擦进行制动，旋转部件为制动鼓，非旋转部件为制动领蹄与制动从蹄及摩擦片。制动抖动一般发生在车辆高速行驶，车速在70km/h~80km/h实施中度制动时产生，表现特征为车桥、转向盘抖动。制动抖动是制动引起的振动中的一种，属于振动范畴的低频振动，抖动频率在100Hz以下通常小于15Hz。制动抖动一般发生在车辆行驶一定的里程后，据统计发生抖动现象为新车行驶5000—8000km出现。制动抖动的振源为制动器子系统，通过车桥、悬架、转向系统的传递及个别子系统传递放大后传递至转向盘处，驾驶员在进行中等强度制动时车身底板剧烈抖动，最明显的部位为驾驶室内转向盘向着圆周切线方向前、后摆动。

两桥汽车起重机、三桥汽车起重机、四桥汽车起重机由于自身的质量分布及特殊的起重性能的需要，一般采用气压制动，气压制动具有制动效果明显，结构布置简便等特点。气压制动的气路传递路径为空气压缩机—空气干燥器—四回路保护阀体—各个回路储气筒—各个回路脚继动阀（部分储气筒直接与手继动阀、排气制动气缸、缓速制动气缸连接）—各车桥制动气室。当需要制动时踩下制动踏板进行行车制动。

现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中，对于汽车制动抖动的诊断方法主要是基于制动压力及制动力矩的检测，当发生制动抖动时制动压力出现波动，而未发生抖动时制动压力及力矩为基本恒定值，变化量较小且无周期性波动。对于四桥汽车起重机高速行驶实施中等强度制动的具体诊断方法及诊断装置国内外相关专利上还未曾专门研究。由于现有技术存在无法对四桥汽车起重机的制动抖动的产生机理、制动抖动的传递路径进行合理诊断，进而无法清楚的获知制动抖动的原因，最终导致无法有效的降低制动抖动的危害。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种多桥车辆制动抖动诊断装置，解决了现有技术存在无法对四桥汽车起重机的制动抖动的产生机理、制动抖动的传递路径进行合理诊断的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断装置，包括制动抖动发生机理诊断装置、制动抖动传递路径诊断装置以及检测结果显示设备，其中：

所述制动抖动发生机理诊断装置包括压力检测元件、抖动检测元件以及检测信号采集设备；

所述压力检测元件、所述抖动检测元件各自均与所述检测信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述压力检测元件能检测四桥车辆内抖动桥制动回路内的左气室内的压力、右气室内的压力以及脚继动阀的压力或脚制动阀的压力，并将检测结果输入所述检测信号采集设备；

所述抖动检测元件能检测所述四桥车辆内抖动部件的振动加速度；

所述制动抖动传递路径诊断装置包括诊断检测元件以及诊断信号采集设备；

所述诊断检测元件与所述诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述诊断检测元件能检测所述四桥车辆内的制动回路制动过程中处于振动力传递路径上的结构件的变形量或振动加速度，并将检测结果输入所述诊断信号采集设备；

所述检测结果显示设备与所述检测信号采集设备、所述诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述检测信号采集设备以及所述诊断信号采集设备能将其各自所获取的检测结果处理为数值后输入所述检测结果显示设备并通过所述检测结果显示设备显示。

在一个可选或优选的实施例中，所述压力检测元件为压力传感器，其包括左气室压力传感器、右气室压力传感器、脚继动阀后压力传感器以及脚制动阀后压力传感器，其中：

所述左气室压力传感器设置于所述左气室的气体输入管道或所述左气室的气体输出管道内；

所述右气室压力传感器设置于所述右气室的气体输入管道内或所述右气室的气体输出管道内；

所述脚继动阀后压力传感器设置于所述脚继动阀气体输出管道内；

所述脚制动阀后压力传感器设置于所述脚制动阀的气体输出管道内。

在一个可选或优选的实施例中，所述制动抖动传递路径诊断装置包括制动器处诊断装置、转向桥处振动诊断装置、转向系处振动诊断装置以及转向盘处振动响应诊断装置至少其中之一，其中：

所述制动器处诊断装置包括至少两个所述诊断检测元件，至少两个所述诊断检测元件分别设置于所述四桥车辆内的制动器的外部边缘以及所述制动器的制动领蹄与制动从蹄上，且所述制动器处诊断装置内的所述诊断检测元件能检测出制动瞬间的所述制动器外表面的拉力变形、压力变形以及所述制动领蹄、所述从蹄在制动过程中的振动加速度；

所述转向桥处振动诊断装置包括至少五个所述诊断检测元件，至少五个所述诊断检测元件分别设置于所述四桥车辆内的转向横拉杆、转向节臂以及转向桥上，且所述转向桥处振动诊断装置内的所述诊断检测元件能检测出所述转向横拉杆的轴向振动的加速度、所述转向节臂切向振动的加速度、所述转向桥中间位置与所述转向桥左右两侧分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度；

所述转向系处振动诊断装置包括至少一个设置于所述四桥车辆内的转向直拉杆上的所述诊断检测元件以及至少一个设置于所述四桥车辆内的拉杆球头上的所述诊断检测元件，且其能检测出所述转向直拉杆轴向振动的加速度以及所述拉杆球头切向振动的加速度；

所述转向盘处振动响应诊断装置包括至少一个设置于所述四桥车辆内的转向盘上的所述诊断检测元件，且其能检测出所述转向盘分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度。

在一个可选或优选的实施例中，所述诊断检测元件为传感器，所述制动器处诊断装置内的所述诊断检测元件包括电阻应变式传感器以及加速度传感器。

在一个可选或优选的实施例中，设置于所述转向节臂上的所述诊断检测元件位于所述转向节臂上表面，设置于所述转向桥中间位置的所述诊断检测元件位于所述转向桥上表面正中间；

设置于所述转向直拉杆上的所述诊断检测元件的底面轴线与所述转向直拉杆的轴心线相重合或相平行；

设置于所述转向盘上的所述诊断检测元件的数目为至少两个，且设置于所述转向盘上的所述诊断检测元件对称设置于所述转向盘上。

在一个可选或优选的实施例中，所述抖动检测元件与所述转向盘处振动响应诊断装置内的所述诊断检测元件为同一元件。

在一个可选或优选的实施例中，所述检测信号采集设备与所述诊断信号采集设备为同一芯片，或者，所述检测信号采集设备与所述诊断信号采集设备为不同的两个芯片。

本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断方法，至少包括以下步骤：

在四桥车辆内安装本实用新型实施例任一技术方案提供的多桥车辆制动抖动诊断装置；

进行制动压力抖动桥与非抖动桥对比验证，得出抖动时制动压力的波动周期，并判断不抖动时压力是否出现波动；

得出抖动部件的抖动频率。

根据抖动试验得出的制动压力的波动周期计算出制动压力的波动频率。

判断制动压力的波动频率与抖动部件的抖动频率在时域上是否吻合。

在一个可选或优选的实施例中，该多桥车辆制动抖动诊断方法还包括以下步骤：

进行制动器应力变形台架试验，并根据试验结果进行制动激励诊断；

将所述多桥车辆制动抖动诊断装置的制动抖动传递路径诊断装置接入所述四桥车辆制动回路中的非抖动桥中，进行对比参数试验，至少确定各个传递路径非抖动情况下的振动频率、振动加速度的范围；

在所述四桥车辆的工况为车辆匀速行驶，速度达到预定时速时，保持脚制动阀处于预定压力值，进行中等强度制动；

根据所述多桥车辆制动抖动诊断装置显示的检测结果，寻找制动抖动的各个传递方向以及路径，并确定振动的主传递路径；

根据抖动桥、非抖动桥对比参数试验的结果优化主传递路径并将传递削弱元素在主传递路径中去除；

分析抖动频率、振动加速度，进行传递路径矢量化；

根据共振理论以及傅里叶变化确定传递路径的振动辐射点；

根据传递路径改进振动源以及振动辐射点处固有频率与质量，使结构件的固有频率与激振频率避开。

在一个可选或优选的实施例中，所述四桥车辆为四桥汽车起重机。

在一个可选或优选的实施例中，所述抖动部件为转向盘；所述预定时速为70km/h；所述预定压力值为2bar~2.5bar；

所述四桥车辆内的转向直拉杆的长度尺寸为650mm~750mm，所述转向直拉杆的一阶固有模态频率为150Hz～200Hz；

所述四桥车辆内的转向器固定板的厚度尺寸至少为5mm~10mm，且所述转向器固定板与所述四桥车辆的车架之间焊接有加强筋；

所述四桥车辆内的制动鼓的单边跳动量不大于0.4mm，总跳动量不大于0.6mm。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

由于使用本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断装置、多桥车辆制动抖动诊断方法可以确定四桥车辆（例如：四桥汽车起重机）的振动源以及90%以上的振动传递路径，故而可以使工作人员清楚的获知制动抖动的原因，进而采取诸多措施有效的降低制动抖动的危害，由此为解决四桥车辆等工程车辆、起重机制动抖动问题提供新方法、新思路，所以解决了现有技术存在无法对四桥汽车起重机的制动抖动的产生机理、制动抖动的传递路径进行合理诊断的技术问题。

除此之外，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的优选技术方案还至少可以产生如下技术效果：

1、本实用新型根据抖动的外部特征，设计了制动抖动发生机理诊断装置及方法；根据抖动的传播方向，设计了制动抖动传递路径诊断装置及方法。最后提出了减小制动抖动的有效措施。本实用新型提供的是一整套从故障诊断到问题处理的理论与方法。

2、本实用新型振动发生机理诊断装置及方法的提出，对振动源进行锁定。

3、本实用新型提供的传递路径诊断方法是确定四桥车辆主传递路径及传递矢量方向的有效手段。

4、本实用新型能够对制动抖动的发生机理、传递路径进行综合诊断。

5、本实用新型提出振动源、振动传递路径、振动辐射点、振动改进方式有效方法。

综上所述，本实用新型根据抖动的外部特征，设计了制动抖动发生机理诊断装置及方法；根据抖动的传播方向，设计了制动抖动传递路径诊断装置及方法。最后提出了减小制动抖动的有效措施。本实用新型提供的是一整套从故障诊断到问题处理的理论与方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为应用本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置的四桥汽车起重机内制动回路的结构原理示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置诊断的四桥汽车起重机内振动传递的路径的原理示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内的盘式制动器的连接关系的立体示意图；

图4为与本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置连接的四桥汽车起重机内的盘式制动器的局部结构的平面示意图；

图5为沿图4中A—A线的剖视示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内转向桥处结构的连接关系的一张示意图；

图7为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内转向桥处结构的连接关系的又一张示意图；

图8为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内转向系处结构的连接关系的一张示意图；

图9为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内转向系处结构的连接关系的又一张示意图；

图10为设置本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置的四桥汽车起重机内转向盘的一张示意图；

图11为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置与四桥汽车起重机内转向盘的连接关系的一张示意图；

图12为本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置内部组成部分之间连接关系的示意图；

图中标记：1、右气室压力传感器；2、空气压缩机；3、空气干燥器；4、气体回路保护阀；5、贮气筒；6、二桥、三桥与四桥的脚制动回路及手制动回路；7、脚继动阀压力传感器；8、左气室压力传感器；9、脚制动阀后压力传感器101、一桥脚制动阀；102、二桥脚制动阀；11、手制动阀；12、制动领蹄；13、制动器总成；14、制动从蹄；15、单侧摩擦片；16、制动器外边缘应变传感器；17、制动蹄加速度传感器；18、滚轮；19、限位板；20、支销；21、固定螺栓；22、弹簧回位销；23、防尘塞；24、回位弹簧；25、制动鼓；26、左侧制动气室；27、转向横拉杆与转向节臂连接球头；28、转向横拉杆处轴向振动传感器；29、右侧制动气室；30、右侧转向节臂切向振动传感器；31、转向桥左侧振动传感器；32、悬架固定位置；33、转向桥中间振动参考传感器；34、转向桥右侧振动传感器；35、制动凸轮轴；36、拧紧螺栓；37、转向盘；38、转向器；39、车架底面；40、转向桥中轴线；41、轮胎中心线；42、转向垂臂；43、转向器固定板；44、拉杆球头；45、转向直拉杆；46、转向轴；47、转向立柱固定装置；48、转向轴万向节；49、转向盘左侧传感器；50、转向盘右侧传感器；51、转向直拉杆轴向加速度传感器；52、驾驶室地板。

具体实施方式

下面通过附图图1～图12以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征（技术特征之间可以使用逗号、句号、顿号或分号等任意标点符号隔开）、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

本实用新型实施例提供了一种能够对汽车起重机的制动激励、制动抖动振动源进行合理诊断的多桥车辆制动抖动诊断装置以及使用该装置的多桥车辆制动抖动诊断方法。

下面结合图1～图12对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的两个或更多个技术手段互相进行组合而得到的技术方案均应该在本实用新型的保护范围之内。

如图1～图12所示，本实用新型实施例所提供的多桥车辆制动抖动诊断装置包括制动抖动发生机理诊断装置、制动抖动传递路径诊断装置以及检测结果显示设备，其中：本实用新型所提及的多桥包括四桥、五桥乃至更多桥，多桥车辆指设置四桥、五桥乃至更多桥制动回路的车辆。

制动抖动发生机理诊断装置包括压力检测元件、抖动检测元件以及检测信号采集设备。

压力检测元件、抖动检测元件各自均与检测信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接。

压力检测元件能检测四桥车辆内抖动桥制动回路内的左气室内的压力、右气室内的压力以及脚继动阀的压力或脚制动阀的压力，并将检测结果输入检测信号采集设备。

抖动检测元件能检测四桥车辆内抖动部件（该抖动部件优选为制动过程中抖动比较明显的转向盘）的振动加速度。

制动抖动传递路径诊断装置包括诊断检测元件以及诊断信号采集设备。

诊断检测元件与诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接。

诊断检测元件能检测四桥车辆内的制动回路制动过程中处于振动力传递路径（该传递路径包括主传递路径与辅传递路径）上的结构件的变形量或振动加速度，并将检测结果输入诊断信号采集设备。

检测结果显示设备与检测信号采集设备、诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接。

检测信号采集设备以及诊断信号采集设备能将其各自所获取的检测结果处理为数值后输入检测结果显示设备并通过检测结果显示设备显示。检测结果显示设备的显示检测结果的方式可以为显示字符、图表或动画等形式。

本文提及的检测元件优选为采用传感器来实现，当然，使用其他具有检测功能的元件以替代传感器的技术方案也在本实用新型的保护范围之内。本文中检测元件也可以称为测点。

使用本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断装置可以确定四桥车辆（例如：四桥汽车起重机）的振动源以及90%以上的振动传递路径，故而可以使工作人员清楚的获知制动抖动的原因，进而采取诸多措施有效的降低制动抖动的危害。

作为一种优选或可选的实施方式，压力检测元件优选为压力传感器，其包括左气室压力传感器8、右气室压力传感器1、脚继动阀后压力传感器7以及脚制动阀后压力传感器9，其中：

由于抖动桥为三桥车辆起重机的一桥即转向桥，所以左气室压力传感器8也可以称为一桥左气室压力传感器、右气室压力传感器1也可以称为一桥右气室压力传感器、脚继动阀后压力传感器7也可以称为一桥脚继动阀后压力传感器、脚制动阀后压力传感器9也可以称为一桥脚制动阀后压力传感器。

左气室压力传感器8设置于左气室的气体输入管道或左气室的气体输出管道内。左气室压力传感器8用于实时检测左气室内气压的压力。

右气室压力传感器1设置于右气室的气体输入管道内或右气室的气体输出管道内。右气室压力传感器1用于实时检测右气室内气压的压力。

脚继动阀后压力传感器7设置于脚继动阀气体输出管道内。脚继动阀后压力传感器7用于实时检测脚继动阀制动压力，该脚继动阀的压力也称为脚继动阀的出口压力。

脚制动阀后压力传感器9设置于脚制动阀的气体输出管道内。脚制动阀后压力传感器9用于实时检测脚制动阀制动压力的压力，该脚制动阀的制动压力也称为脚制动阀的出口压力。

压力传感器的定位优选为通过12L的三通接头，具体安装时，将压力传感器与气压管路进行连接，三通接头的两个端口分别连接气压管路（此处气压管路为上述提及的气体输入管道或气体输出管道），剩余的端口引出压力线，并将压力线与检测信号采集设备连接进行信号采集。

由于抖动桥制动回路制动时，脚继动阀的制动压力（出口压力）与脚制动阀的的制动压力比较接近，而脚继动阀后压力传感器7比较容易设置，所以可以通过检测脚继动阀后压力传感器7检测到的压力值来作为脚制动阀的制动压力的近似值。

图1中主要有三个制动回路：21回路、22回路和23回路，分别负责实现一桥、二桥、三桥和四桥的制动动作。21回路为四桥汽车起重机制动主回路，21回路的具体制动过程为：

气体被空气压缩机压缩后经空气干燥器干燥，通过四回路保护阀进入贮气筒21。贮气筒21的出口有两个支路，一条通向脚继动阀，另一条通向脚制动阀。当制动踏板未踏下时，脚制动阀和脚继动阀均处于未开启状态，气体不能进入一桥制动回路的左气室、右气室，制动系统处于不工作状态；当制动踏板踏下时，脚制动阀首先接通气路，气体通过脚制动阀后使得脚继动阀处于开启状态，连接一桥左气室、右气室的气路接通，制动系统处于工作状态。

制动抖动发生机理诊断装置的设计关键是：在制动抖动中迅速的诊断出抖动桥（一桥）的气室压力波动、抖动桥的左、右制动压力的分配差异性、脚制动阀到制动气室之间的压力损失，根据以上装置可以进行诊断。若制动过程中存在抖动，则制动气路通过空压机—空气干燥器—四回路保护阀—21回路储气筒—21回路脚制动阀（21回路脚继动阀同时作用）—一桥左、右制动气室后可检测出制动压力及制动力的分配会出现波动。根据制动压力的波动周期可确定波动频率，通过该诊断装置可以确定抖动激励源。

当制动系统出现制动抖动时，左气室压力传感器8、右气室压力传感器1、脚继动阀后压力传感器7以及脚制动阀后压力传感器9这四个传感器分别输出一桥左气室的压力波动、一桥右气室的压力波动、脚继动阀压力波动和21回路中的脚制动阀出口压力波动。压力传感器的具体安装位置如图1所示，压力传感器安装在一桥制动回路中的主要原因是一桥为抖动桥，制动过程中是产生抖动最明显的部件。

根据上述诊断装置，在制动过程中可以实时对一桥左气室、右气室、脚继动阀和脚制动阀的压力波动进行检测诊断。

基于振动的传递路径理论：如果系统的振动受m个激励力作用，每一个激励力都有x、y、z三个方向矢量，每一个激励力矢量都对应n个特定的传递路径，那么这个激励力矢量和对应的某个传递路径就产生一个系统的响应。其公式可表示Ot(fx)=H(fx)×F（w）,其中，H(fx)是传递函数，F（w）是激励力的频谱。具体的从激励源到系统发生相应的传递路径如图2所示，系统激励源即实际输入为in（fx）,A(fx)为系统输入误差。经过传递函数H（fx）后输出响应ot(fx)，B(fx)为输出测量误差。根据传递路径的理论可以确定制动抖动的振动激励源、一条主传递路径及振动响应。确定了主传递路径后可以对传递系统进行优化与改进，从而解决系统抖动问题。本实用新型制动抖动传递路径诊断装置解决的问题是找出系统的激励力（振动源）、振动辐射点以及主传递路径。系统误差A(fx)是指伴随系统激励源而附带产生的一种误差，在信号的角度被称为噪声信号，一般通过对激励源的噪声部件进行隔离，尽量削弱系统误差。系统误差可以通过隔离噪声源进行测量。

作为一种可选或优选的实施方式，制动抖动传递路径诊断装置包括制动器处诊断装置、转向桥处振动诊断装置、转向系处振动诊断装置以及转向盘处振动响应诊断装置至少其中之一，优选为制动器处诊断装置、转向桥处振动诊断装置、转向系处振动诊断装置以及转向盘处振动响应诊断装置本实用新型提供的制动抖动传递路径诊断装置均包括，其中：

制动器处诊断装置包括至少两个诊断检测元件，制动器处诊断装置内的诊断检测元件优选为包括如图4所示的电阻应变式传感器即制动器外边缘应变传感器16以及加速度传感器即制动蹄加速度传感器17。制动器处诊断装置内的至少两个诊断检测元件分别设置于四桥车辆内的制动器的外部边缘以及制动器的制动领蹄12与制动从蹄14上，且制动器处诊断装置内的诊断检测元件能检测出制动器外表面的拉力变形、压力变形（拉力变形、压力变形简写为拉、压变形，拉、压变形的检测可以由如4图所示制动器外边缘应变传感器16来实现）以及制动领蹄12与制动从蹄14在制动过程中的振动加速度（振动加速度的检测可以由如4图所示制动蹄加速度传感器17来实现）。

制动器外边缘应变传感器16优选为安装在制动器外表面金属层，将金属层进行打磨处理并用丙酮溶液进行擦拭，最后在外部边缘靠近制动蹄的部位粘贴制动器外边缘应变传感器16的电阻应变片；制动蹄加速度传感器17是振动传感器，其用磁座固定在制动领蹄12的金属板附近，靠近摩擦片边缘。制动蹄加速度传感器17可以找出制动过程中制动蹄与制动鼓之间的摩擦振动激励源。

四桥汽车起重机制动系统采用常规鼓式制动器。制动器的结构如图3、图4和图5所示，主要包括制动领蹄12、制动从蹄14、制动蹄12的回位弹簧24、制动轮缸、摩擦片等。制动是通过制动领蹄12、制动从蹄14的摩擦片与制动鼓之间摩擦产生。因此制动抖动会在制动蹄上有所体现。该装置采用制动器外部边缘局部应力测试制动瞬间的制动器外表面的拉、压变形。采用振动加速度传感器对制动领蹄12、制动从蹄14在制动过程中的波动周期与频率进行诊断。该诊断装置主要用于台架试验。制动领蹄、从蹄处振加速度传感器应布置在靠近摩擦片一侧，制动器外边缘应变采用全桥路电阻应变片，位置距摩擦片与制动鼓接触位置向外侧延伸50mm左右。

转向桥处振动诊断装置包括至少五个诊断检测元件，优选为包括转向横拉杆处轴向振动传感器28、右侧转向节臂切向振动传感器30、转向桥左侧振动传感器31、转向桥中间振动参考传感器33以及转向桥右侧振动传感器34。转向桥处振动诊断装置内的至少五个诊断检测元件分别设置于四桥车辆内的转向横拉杆、转向节臂以及转向桥上，且转向桥处振动诊断装置内的诊断检测元件能检测出转向横拉杆的轴向振动的加速度、转向节臂切向振动的加速度、转向桥中间位置与转向桥左右两侧分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度。

制动器处刹车抖动首先将振动传递至车桥，又通过车桥传递至转向系统、悬架系统，因此车桥是传递制动器抖动的主要路径。传感器的优选布置方式如下：

1、转向横拉杆处布置两个加速度传感器即两个转向横拉杆处轴向振动传感器28，分别靠近左、右两侧转向节臂50mm。传感器的中心经过转向横拉杆轴线，固定可靠无松动，加速度传感器底座是具有较强磁性的磁座，一般放置后均无松动，测试方向与横拉杆轴向一致。

2、转向节臂处布置一个加速度传感器即右侧转向节臂切向振动传感器30，左节臂、右节臂任选一个，位置位于转向节臂上表面，距制动器位置40mm测试方向是转向节臂运动轨迹的的切线方向。

3、转向桥中间振动参考传感器即转向桥中间振动参考传感器33布置在转向桥上表面正中间，测试方向为三自由度（垂向、横向、纵向）。

4、转向桥左、右两侧振动传感器即转向桥左侧振动传感器31与转向桥右侧振动传感器34，尽量靠近车桥两侧转向节，距离转向节20mm左右，转向桥左侧振动传感器31与转向桥右侧振动传感器34布置位置优选为相一致。测试方向为垂向、横向、纵向。

转向系处振动诊断装置包括至少一个设置于四桥车辆内的转向直拉杆上的诊断检测元件即转向直拉杆轴向加速度传感器51以及至少一个设置于拉杆球头上的诊断检测元件，优选为包括转向直拉杆轴向加速度传感器51以及转向垂臂切向加速度传感器，且转向系处振动诊断装置其能检测出转向直拉杆轴向振动的加速度（该振动的加速度的检测优选为通过转向直拉杆轴向加速度传感器51来实现）以及拉杆球头切向振动的加速度（该加速度同时也为转向垂臂的切向加速度）。

图8中点划线表示驾驶室地板的位置。

振动布点位置有转向直拉杆轴向加速度传感器51，该传感器布置在距离转向垂臂100mm处，传感器底面轴线与直拉杆轴线重合，测试方向为转向直拉杆轴向。转向垂臂切向加速度，传感器布置位于直拉杆球头位置30mm，测试方向为转向垂臂运动轨迹的切线方向。

转向盘处振动响应诊断装置包括至少一个设置于四桥车辆内的转向盘上的诊断检测元件，优选为包括转向盘左侧传感器49以及转向盘右侧传感器50；且转向盘处振动响应诊断装置其能检测出转向盘分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度。

转向盘处为振动的响应部件，根据抖动的表现形式需在驾驶员手指受力的位置布置三轴向加速度传感器即转向盘左侧传感器49以及转向盘右侧传感器50，能够同时测出抖动时转向盘的切线、法向、垂向加速度。转向盘结构主要由转向立柱、转向立柱固定装置、转向轴46、转向轴万向节48等部件构成。转向盘左侧传感器49以及转向盘右侧传感器50左、右对称安装，传感器下平面法向垂直于转向盘结合面。位置距离驾驶员手握位置40mm左右。

作为一种可选或优选的实施方式，设置于转向节臂上的诊断检测元件即右侧转向节臂切向振动传感器30位于转向节臂上表面，设置于转向桥中间位置的诊断检测元件即转向桥中间振动参考传感器33位于转向桥上表面正中间。

设置于转向直拉杆上的诊断检测元件即转向直拉杆轴向加速度传感器51的底面轴线与转向直拉杆的轴心线相重合或相平行。

设置于转向盘上的诊断检测元件即转向盘左侧传感器49与转向盘右侧传感器50的数目为至少两个，且设置于转向盘上的诊断检测元件对称设置于转向盘上。

作为一种可选或优选的实施方式，抖动检测元件与转向盘处振动响应诊断装置内的诊断检测元件即转向盘左侧传感器49以及转向盘右侧传感器50为同一元件。此时可以充分的利用同一个元件。当然，抖动检测元件与转向盘处振动响应诊断装置内的诊断检测元件为不同元件的技术方案也在本实用新型的保护范围之内。

作为一种可选或优选的实施方式，检测信号采集设备与诊断信号采集设备为同一芯片，或者，检测信号采集设备与诊断信号采集设备为不同的两个芯片。检测信号采集设备与诊断信号采集设备为同一芯片时可以充分利用同一芯片。当然，使用其他数据处理装置取代芯片也在本实用新型保护范围之内。

根据以上本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断装置可以对四桥车辆制动抖动的90%以上的传递路径进行全方位的覆盖，对正确的找出主传递路径、振动响应点、辐射点提供必要的条件。

本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断方法，至少包括以下步骤：

在四桥车辆内安装本实用新型任一技术方案提供的多桥车辆制动抖动诊断装置。

进行制动压力抖动桥与非抖动桥对比验证，得出抖动时制动压力的波动周期，并判断不抖动时压力是否出现波动。

得出抖动部件（优选为转向盘）的抖动频率。具体可以根据FFT换算得出转向盘的抖动频率。FFT被称作傅里叶变换，是将数字信号经过数学模型转换后变成频域内的响应函数，根据FFT频谱图可以确定振动激励频率。这里需要指出的是在进行FFT变换前，本实用新型可以先进行低通滤波，保证100Hz以上的噪声信号被滤波过滤掉，并对信号进行加汉宁窗函数，加窗函数的目的是进行保护数字信号，以免漏掉有用数据。

根据抖动试验得出的制动压力的波动周期计算出制动压力的波动频率。

判断制动压力的波动频率与抖动部件的抖动频率在时域上是否吻合。对比制动压力的波动频率与抖动部件（优选为转向盘）的抖动频率，若存在时域上的吻合（峰值出现在同一时间域范围内，波峰与波谷在时间域内对应或相差很小），则确定制动抖动由制动压力波动引起，若在时域上峰值错位（峰值不出现在同一时间域范围内），且压力波动周期不明显，则制动抖动与压力波动相关性较差或不相关。

作为一种可选或优选的实施方式，本实用新型实施例提供的多桥车辆制动抖动诊断方法，还包括以下步骤：

进行制动器应力变形台架试验，并根据试验结果进行制动激励诊断。制动器应力变形台架试验包括：对四桥车辆分别进行制动器摩擦试验、制动鼓的应力变形试验、制动鼓的振动模态试验。该步骤可以确定制动压力、制动力矩波动为振动源。该步骤中还可以对制动鼓的应力应变进行判断，判断其是否满足材料变形强度要求，可以对振动模态进行考核，判断是否需要提高制动工艺增强制动鼓的一阶固有频率，提高激励频率。

将多桥车辆制动抖动诊断装置的制动抖动传递路径诊断装置接入四桥车辆制动回路中的非抖动桥中，进行对比参数试验，至少确定各个传递路径非抖动情况下的振动频率、振动加速度的范围。非抖动桥是制动过程中，车桥处、转向拉杆处、方向盘处的振动加速度测试值均没有明显振动波动的桥，控制非抖动桥一般可以采用厂家的新桥进行试验，只要满足以上条件均可视为非抖动。对比要通过试验数据，比如说抖动桥会出现当进行制动时，方向盘处振动加速度会出现时域范围内的信号脉冲或波动，而非抖动桥则信号较为平稳。

在四桥车辆的工况为车辆匀速行驶，速度达到预定时速时，保持脚制动阀处于预定压力值，进行中等强度制动。作为一种可选或优选的实施方式，预定时速为70km/h。预定压力值为2bar~2.5bar。

根据多桥车辆制动抖动诊断装置显示的检测结果，寻找制动抖动的各个传递方向以及路径，并确定振动的主传递路径。主传递路径为：制动器压力、力矩波动—车桥—悬架—转向节臂—转向横拉杆—转向直拉杆—转向垂臂—转向立柱—转向盘。

根据抖动桥、非抖动桥对比参数试验的结果优化主传递路径并将传递削弱元素（此元素可以为：多个传递路径中的某个子系统）在主传递路径中去除。在振动的传递路径中，有的传递部件是起到激励作用即对振动进行放大，有的部件是对振动起到消极作用，在测试中看到振动信号无明显波动，即证明该部件不是主传递路径，即放弃该部件的传递。也就是不考虑该部件作为主要传递。优化后的主传递路径：制动器压力、力矩波动—车桥—转向节臂—转向直拉杆—转向垂臂—转向立柱—转向盘。

分析抖动频率、振动加速度，进行传递路径矢量化。制动器压力、力矩波动（波动频率8Hz~12Hz）—车桥前后方向抖动（频率8Hz）—转向节臂绕运动轨迹切向抖动—转向直拉杆轴向抖动（频率8.5Hz~10Hz）—转向垂臂绕转动轨迹切向抖动—转向盘圆周方向切向抖动（频率8Hz~10Hz）。

根据共振理论以及傅里叶变化确定传递路径的振动辐射点。从主传递路径的抖动频率分布区间上看转向直拉杆与转向盘抖动频率基本重合，可确定转向直拉杆轴向抖动为振动放大及扩散点。

根据传递路径改进振动源以及振动辐射点处固有频率与质量，使结构件的固有频率与激振频率避开。传递路径为结构整改提供思路，可以改进振动源及振动辐射点处固有频率及质量，让结构固有频率与激振频率避开，提高结构件固有频率。

减小制动抖动的有效措施如下：

1、增加转向直拉杆刚度。原结构刚度为k₀=4mπ²f0²，增加刚度k₁=1.5～2k₀。减小转向直拉杆长度。转向直拉杆原长度为1400mm，其长度超出正常转向拉杆一倍。减小转向直拉杆长度为700mm左右，以将拉杆的一阶固有模态频率控制在150～200Hz。

2、增加转向器固定强度。可以将转向器如图7所示固定方式进行改进，通过一块立板与车架连接。并增加转向器固定板的厚度，增加值可以为5mm～10mm。在立板与车架处焊接加强筋。提高转向器的定位功能及抗振性能。

3、从振源处入手，制动鼓每转一圈受激振两次。提高制动鼓的加工精度减小其端面跳动量。保证制动鼓的单边跳动量≤0.4mm，总跳动量≤0.6mm。保证车桥左、右两侧制动蹄间隙一致性。

4、提高轮胎轮辋的平面度，减小制动过程中轮辋变形对制动鼓跳动量的不利影响。

5、优化悬架系统与车架连接处铰接点，原悬架前铰接点高于后铰接点，行车中造成悬架系统抖动，前后铰接点高度一致后，可减小悬架处振动传递。高度不一致，钢板弹簧在受到地面激励时，会产生上下跳动，当激励源过大时，弹簧跳动激励会传递至铰点处，从而传递至车身，使在整个车身内形成振动，对振动衰弱不利，同时铰点高度不一致，钢板弹簧垂直方向受力不均衡，同样会产生水平方向的振动激励。

作为一种可选或优选的实施方式，四桥车辆内的转向直拉杆的长度尺寸为650mm~750mm，转向直拉杆的一阶固有模态频率为150Hz～200Hz。

四桥车辆内的转向器固定板的厚度尺寸至少为5mm~10mm，且转向器固定板与四桥车辆的车架之间焊接有加强筋。

四桥车辆内的制动鼓的单边跳动量不大于0.4mm，总跳动量不大于0.6mm。

四桥车辆内车桥左侧的制动蹄内制动鼓与摩擦片之间的间隙与车桥右侧的制动蹄内制动鼓与摩擦片之间的间隙一致。

以上结构的四桥车辆的抵御制动抖动的性能明显优于现有的四桥车辆。

作为一种优选或可选的实施方式，四桥车辆优选为四桥汽车起重机。此时，抖动桥为四桥汽车起重机内的一桥。当然，本实用新型也可以应用于四桥汽车起重机之外的其他四桥车辆或四桥以上的车辆（例如四桥以上的汽车起重机）乃至类似四桥车辆的车辆上。

上述提供的数值仅为举例说明，上述数值之外的其他数值也在本实用新型的保护范围之内。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造、锻造或注塑工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中如果存在用于表示位置关系或形状的术语，那么所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，包括制动抖动发生机理诊断装置、制动抖动传递路径诊断装置以及检测结果显示设备，其中：

所述制动抖动发生机理诊断装置包括压力检测元件、抖动检测元件以及检测信号采集设备；

所述压力检测元件、所述抖动检测元件各自均与所述检测信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述压力检测元件能检测四桥车辆内抖动桥制动回路内的左气室内的压力、右气室内的压力以及脚继动阀的压力或脚制动阀的压力，并将检测结果输入所述检测信号采集设备；

所述抖动检测元件能检测所述四桥车辆内抖动部件的振动加速度；

所述制动抖动传递路径诊断装置包括诊断检测元件以及诊断信号采集设备；

所述诊断检测元件与所述诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述诊断检测元件能检测所述四桥车辆内的制动回路制动过程中处于振动力传递路径上的结构件的变形量或振动加速度，并将检测结果输入所述诊断信号采集设备；

所述检测结果显示设备与所述检测信号采集设备、所述诊断信号采集设备通过线路或通过无线信号收发装置电连接；

所述检测信号采集设备以及所述诊断信号采集设备能将其各自所获取的检测结果处理为数值后输入所述检测结果显示设备并通过所述检测结果显示设备显示。

2.根据权利要求1所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，所述压力检测元件为压力传感器，其包括左气室压力传感器、右气室压力传感器、脚继动阀后压力传感器以及脚制动阀后压力传感器，其中：

所述左气室压力传感器设置于所述左气室的气体输入管道或所述左气室的气体输出管道内；

所述右气室压力传感器设置于所述右气室的气体输入管道内或所述右气室的气体输出管道内；

所述脚继动阀后压力传感器设置于所述脚继动阀气体输出管道内；

所述脚制动阀后压力传感器设置于所述脚制动阀的气体输出管道内。

3.根据权利要求1所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，所述制动抖动传递路径诊断装置包括制动器处诊断装置、转向桥处振动诊断装置、转向系处振动诊断装置以及转向盘处振动响应诊断装置至少其中之一，其中：

所述制动器处诊断装置包括至少两个所述诊断检测元件，至少两个所述诊断检测元件分别设置于所述四桥车辆内的制动器的外部边缘以及所述制动器的制动领蹄与制动从蹄上，且所述制动器处诊断装置内的所述诊断检测元件能检测出制动瞬间的所述制动器外表面的拉力变形、压力变形以及所述制动领蹄、所述从蹄在制动过程中的振动加速度；

所述转向桥处振动诊断装置包括至少五个所述诊断检测元件，至少五个所述诊断检测元件分别设置于所述四桥车辆内的转向横拉杆、转向节臂以及转向桥上，且所述转向桥处振动诊断装置内的所述诊断检测元件能检测出所述转向横拉杆的轴向振动的加速度、所述转向节臂切向振动的加速度、所述转向桥中间位置与所述转向桥左右两侧分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度；

所述转向系处振动诊断装置包括至少一个设置于所述四桥车辆内的转向直拉杆上的所述诊断检测元件以及至少一个设置于所述四桥车辆内的拉杆球头上的所述诊断检测元件，且转向系处振动诊断装置其能检测出所述转向直拉杆轴向振动的加速度以及所述拉杆球头切向振动的加速度；

所述转向盘处振动响应诊断装置包括至少一个设置于所述四桥车辆内的转向盘上的所述诊断检测元件，且其能检测出所述转向盘分别在垂向、横向与纵向方向上振动的加速度。

4.根据权利要求3所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，所述诊断检测元件为传感器，所述制动器处诊断装置内的所述诊断检测元件包括电阻应变式传感器以及加速度传感器。

5.根据权利要求3所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，设置于所述转向节臂上的所述诊断检测元件位于所述转向节臂上表面，设置于所述转向桥中间位置的所述诊断检测元件位于所述转向桥上表面正中间；

设置于所述转向直拉杆上的所述诊断检测元件的底面轴线与所述转向直拉杆的轴心线相重合或相平行；

设置于所述转向盘上的所述诊断检测元件的数目为至少两个，且设置于所述转向盘上的所述诊断检测元件对称设置于所述转向盘上。

6.根据权利要求3所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，所述抖动检测元件与所述转向盘处振动响应诊断装置内的所述诊断检测元件为同一元件。

7.根据权利要求1－6任一所述的多桥车辆制动抖动诊断装置，其特征在于，所述检测信号采集设备与所述诊断信号采集设备为同一芯片，或者，所述检测信号采集设备与所述诊断信号采集设备为不同的两个芯片。

8.根据权利要求1－6任一所述的制动抖动诊断装置，其特征在于，所述四桥车辆为四桥汽车起重机。

9.根据权利要求1－6任一所述的制动抖动诊断装置，其特征在于，所述抖动部件为转向盘。

10.根据权利要求1－6任一所述的制动抖动诊断装置，其特征在于，所述四桥车辆内的转向直拉杆的长度尺寸为650mm~750mm，所述转向直拉杆的一阶固有模态频率为150Hz～200Hz；

所述四桥车辆内的转向器固定板的厚度尺寸至少为5mm~10mm，且所述转向器固定板与所述四桥车辆的车架之间焊接有加强筋；

所述四桥车辆内的制动鼓的单边跳动量不大于0.4mm，总跳动量不大于0.6mm。

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