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為了對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性能、牽引性能以及地面 通過(guò)性能等性能進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)，該文進(jìn)行了基于電渦流測(cè)功機(jī)的負(fù)荷拖車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)車(chē)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試表明該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足需求，對(duì)于地面車(chē)輛的研制、開(kāi)發(fā)及性能評(píng) 價(jià)有極其重要的作用。       負(fù)荷車(chē)作為研究汽車(chē)、特種車(chē)輛、軍用車(chē)輛等地面車(chē) 輛動(dòng)力性能的重要道路試驗(yàn)設(shè)備[1-2]，是開(kāi)展車(chē)輛牽引性能 研究和試驗(yàn)的必要方式，對(duì)地面車(chē)輛的研制、開(kāi)發(fā)以及性能 評(píng)價(jià)有著極其重要的作用。目前，根據(jù)有差別的測(cè)試要求， 來(lái)研制各種不同類(lèi)型、不同負(fù)荷等級(jí)負(fù)荷車(chē)的研究單位和生 產(chǎn)部門(mén)，世界少有。 1 負(fù)荷車(chē)簡(jiǎn)述 負(fù)荷車(chē)（Mobile Dynamometer Vehicle）亦稱(chēng)測(cè)功sm ，是一種車(chē)輛道路試驗(yàn)設(shè)備，它主要由三部分組成：動(dòng)力 吸收裝置（又稱(chēng)為測(cè)功機(jī)）、加載控制系統(tǒng)、試驗(yàn)參數(shù)測(cè)量 及數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷試驗(yàn)系統(tǒng)由測(cè)試車(chē) 與被試驗(yàn)車(chē)輛組成，由被試驗(yàn)車(chē)輛牽引前進(jìn)，通過(guò)對(duì)被試驗(yàn) 車(chē)輛實(shí)施精細(xì)調(diào)節(jié)且穩(wěn)定的任意負(fù)荷，來(lái)測(cè)量車(chē)輛行駛過(guò)程 中各種負(fù)荷的參數(shù)值，例如：牽引力。主要目的是在平坦路 面上模擬被試車(chē)輛的各種行駛負(fù)荷，被廣泛應(yīng)用于測(cè)試被試 驗(yàn)車(chē)輛的行駛阻力特性、牽引力特性、燃油經(jīng)濟(jì)性、以及各 總成的熱負(fù)荷等汽車(chē)相關(guān)動(dòng)力性能；也可用于在水平道路上 模擬爬坡試驗(yàn)、模擬在非水平道路的耐久性行駛試驗(yàn)；還可 在水平道路上模擬特定山路耐久性行駛試驗(yàn)[3]。 2 基于電渦流測(cè)功機(jī)的負(fù)荷拖車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 電渦流測(cè)功機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1 所示。其由感應(yīng)盤(pán)、 電樞和勵(lì)磁線(xiàn)圈、測(cè)力裝置和矯正裝置組成。 給與轉(zhuǎn)子同軸裝配的勵(lì)磁線(xiàn)圈通以直流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 磁通，其經(jīng)過(guò)點(diǎn)數(shù)提、渦流環(huán)、氣隙和轉(zhuǎn)子形成一個(gè)閉合回 路。由于轉(zhuǎn)子外援面特有的均勻齒槽，故在氣隙和電樞體或 渦流環(huán)內(nèi)表面上任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)產(chǎn)生交變變化，從而感應(yīng)出 “渦流”。由于“渦流”和磁場(chǎng)的耦合作用，轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生相 應(yīng)的制動(dòng)力矩，而在電樞體上則產(chǎn)生與拖動(dòng)力矩相同的力 矩，并經(jīng)過(guò)裝在電樞體上的力傳感器而檢測(cè)出來(lái)。動(dòng)力機(jī)輸 出的功率被轉(zhuǎn)化成電樞體或渦流環(huán)上“渦流”產(chǎn)生的等值發(fā) 熱量，則熱量持續(xù)不斷的進(jìn)入電樞體內(nèi)表面或渦流環(huán)冷卻水 槽中的冷卻水帶走。 1.感應(yīng)盤(pán)；2.主軸；3.聯(lián)軸器；4.勵(lì)磁線(xiàn)圈；5.冷卻 器；6.氣隙；7.出水管道；8.油杯；9.測(cè)速齒輪；10.軸承 座；11.進(jìn)水管道；12.支撐環(huán)；13.外環(huán)；14.管道。 2.2 基于電渦流測(cè)功機(jī)的負(fù)荷拖車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)的基于電渦流測(cè)功機(jī)的負(fù)荷車(chē)系統(tǒng)主要由以下 幾大系統(tǒng)組成[4]：牽引裝置、底盤(pán)車(chē)、發(fā)電機(jī)、車(chē)廂、加載 傳動(dòng)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、液壓絞盤(pán)系統(tǒng)、測(cè)功機(jī)、儀器控制 柜、測(cè)控系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成，負(fù)荷車(chē)組成圖如圖2 所 示。 1）底盤(pán)車(chē) 底盤(pán)車(chē)作為整套設(shè)備的載體，是最重要的承載設(shè)備。 其用途是將被試車(chē)的輸出功率有效地傳送至測(cè)功機(jī)，并通過(guò) 車(chē)輪輸出制動(dòng)力。選用全輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)，從而增大底盤(pán)車(chē) 的附著總重量，進(jìn)而使負(fù)荷車(chē)最大制動(dòng)能力達(dá)最大。除此之 外，選擇底盤(pán)車(chē)時(shí)還要充分考慮到底盤(pán)車(chē)應(yīng)具有服役年限和 一定的代表性，并且有較好的測(cè)試工作環(huán)境，并兼重、中、 輕型汽車(chē)牽引性能的測(cè)試要求。 經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，選用某型特種越野汽車(chē)作為底盤(pán)車(chē)最 為合適。 2）加載傳動(dòng)系統(tǒng) 加載傳動(dòng)系統(tǒng)由取力器、傳動(dòng)軸和傳動(dòng)變速箱等傳動(dòng) 部件組成，其工作流程框圖如圖3 所示。 在底盤(pán)分動(dòng)器上進(jìn)行全功率取力并傳遞給電渦流測(cè)功 機(jī)，根據(jù)電渦流測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性進(jìn)行合理匹配，使負(fù) 荷車(chē)的負(fù)荷特性符合測(cè)試的要求。加載傳動(dòng)系統(tǒng)的布置主要 考慮空間的布置以及力的傳動(dòng)性，文章的設(shè)計(jì)傳動(dòng)功率為200 kW，最大傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩為12000 N99m。 3）吸功系統(tǒng) 作為負(fù)荷車(chē)的核心系統(tǒng)的吸功系統(tǒng)，主要是電渦流測(cè) 功機(jī)。測(cè)功機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸與加載傳動(dòng)系統(tǒng)相連；使用加載控 制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)被試牽引車(chē)的精確控制和無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的不同負(fù)荷 加載�？刂葡到y(tǒng)通過(guò)改變勵(lì)磁電流的大小，測(cè)量電渦流測(cè)功 機(jī)對(duì)被試車(chē)施加負(fù)荷大小。電渦流測(cè)功機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中將被 試車(chē)的功率轉(zhuǎn)化成等值發(fā)熱量，由冷卻水帶走。 4）控制系統(tǒng) 負(fù)荷車(chē)制動(dòng)力大小的調(diào)節(jié)是通過(guò)負(fù)荷控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 的，是保證負(fù)荷車(chē)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)。該測(cè)試系統(tǒng)與 控制系統(tǒng)用一套傳感器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)量和負(fù)荷車(chē)的加載 控制功能。性能的好與壞，是評(píng)價(jià)一輛車(chē)的最好標(biāo)簽，加載 控制系統(tǒng)是用以控制測(cè)功機(jī)加載性能尤為重要的系統(tǒng)，其主 要功能是可單獨(dú)或在上位機(jī)的指令下對(duì)測(cè)功機(jī)實(shí)施高精度控 制，具有恒牽引力（恒負(fù)荷）、恒車(chē)速的控制模式，實(shí)現(xiàn)實(shí) 驗(yàn)的要求。 5）測(cè)量系統(tǒng) 負(fù)荷車(chē)測(cè)量系統(tǒng)由五部分組成：傳感器、信號(hào)隔離、 放大、采集及分析處理。其主要作用是采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè) 參數(shù)，經(jīng)過(guò)后臺(tái)分析處理后實(shí)施顯示在顯示屏上；試驗(yàn)數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)于主控計(jì)算機(jī)，方便后期的研究和生成報(bào)表；提供閉環(huán) 控制反饋信號(hào)，并傳送給測(cè)功機(jī)控制儀，完成對(duì)負(fù)荷車(chē)的閉 環(huán)控制；提供優(yōu)良的人機(jī)界面，并將一些復(fù)雜的操作轉(zhuǎn)化到 計(jì)算機(jī)屏幕上，方便快捷并共同完成操作。 2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模塊，搭建了實(shí)車(chē)系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備見(jiàn)表1。 以某型特種越野汽車(chē)為牽引車(chē)。試驗(yàn)時(shí)，牽引車(chē)分動(dòng) 器掛低檔，變速器掛C 檔，全車(chē)各差速鎖為非鎖止?fàn)顟B(tài)。負(fù) 荷車(chē)分動(dòng)器分別掛低檔、高檔試驗(yàn)時(shí)，觀(guān)察測(cè)功機(jī)加載電流 最大值。試驗(yàn)采用手動(dòng)開(kāi)環(huán)加載方式，在車(chē)輛熄火或車(chē)輪打 滑時(shí)終止試驗(yàn)。 圖4 為試驗(yàn)時(shí)負(fù)荷車(chē)加載過(guò)程中的部分輪胎印痕。可 以看出來(lái)負(fù)荷車(chē)加載印痕分布均勻，表明負(fù)荷車(chē)在低速和較 大制動(dòng)力時(shí)具有穩(wěn)定的加載性能。由于被試車(chē)3 橋驅(qū)動(dòng)輪出 現(xiàn)滑轉(zhuǎn)而終止試驗(yàn)，故最大制動(dòng)能力僅為130.6 kN。 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 最終，負(fù)荷車(chē)制動(dòng)力特性試驗(yàn)曲線(xiàn)如圖5 所示。 3 結(jié)語(yǔ) 文章對(duì)基于電渦流測(cè)功機(jī)的負(fù)荷車(chē)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足試驗(yàn)性能要求，對(duì)地 面車(chē)輛的研制、開(kāi)發(fā)及性能評(píng)價(jià)有一定的指導(dǎo)作用。