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為了對車輛的動力性能、牽引性能以及地面 通過性能等性能進行研究與評價，該文進行了基于電渦流測功機的負荷拖車的結構設計。通過實車應用和試驗測試表明該結構設計滿足需求，對于地面車輛的研制、開發(fā)及性能評 價有極其重要的作用。       負荷車作為研究汽車、特種車輛、軍用車輛等地面車 輛動力性能的重要道路試驗設備[1-2]，是開展車輛牽引性能 研究和試驗的必要方式，對地面車輛的研制、開發(fā)以及性能 評價有著極其重要的作用。目前，根據(jù)有差別的測試要求， 來研制各種不同類型、不同負荷等級負荷車的研究單位和生 產(chǎn)部門，世界少有。 1 負荷車簡述 負荷車（Mobile Dynamometer Vehicle）亦稱測功sm ，是一種車輛道路試驗設備，它主要由三部分組成：動力 吸收裝置（又稱為測功機）、加載控制系統(tǒng)、試驗參數(shù)測量 及數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)。試驗時，負荷試驗系統(tǒng)由測試車 與被試驗車輛組成，由被試驗車輛牽引前進，通過對被試驗 車輛實施精細調(diào)節(jié)且穩(wěn)定的任意負荷，來測量車輛行駛過程 中各種負荷的參數(shù)值，例如：牽引力。主要目的是在平坦路 面上模擬被試車輛的各種行駛負荷，被廣泛應用于測試被試 驗車輛的行駛阻力特性、牽引力特性、燃油經(jīng)濟性、以及各 總成的熱負荷等汽車相關動力性能；也可用于在水平道路上 模擬爬坡試驗、模擬在非水平道路的耐久性行駛試驗；還可 在水平道路上模擬特定山路耐久性行駛試驗[3]。 2 基于電渦流測功機的負荷拖車結構設計 2.1 電渦流測功機的基本結構及工作原理 電渦流測功機結構剖面圖如圖1 所示。其由感應盤、 電樞和勵磁線圈、測力裝置和矯正裝置組成。 給與轉子同軸裝配的勵磁線圈通以直流電時，會產(chǎn)生 磁通，其經(jīng)過點數(shù)提、渦流環(huán)、氣隙和轉子形成一個閉合回 路。由于轉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)表面上任意一點的磁場產(chǎn)生交變變化，從而感應出 “渦流”。由于“渦流”和磁場的耦合作用，轉子上產(chǎn)生相 應的制動力矩，而在電樞體上則產(chǎn)生與拖動力矩相同的力 矩，并經(jīng)過裝在電樞體上的力傳感器而檢測出來。動力機輸 出的功率被轉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.感應盤；2.主軸；3.聯(lián)軸器；4.勵磁線圈；5.冷卻 器；6.氣隙；7.出水管道；8.油杯；9.測速齒輪；10.軸承 座；11.進水管道；12.支撐環(huán)；13.外環(huán)；14.管道。 2.2 基于電渦流測功機的負荷拖車機構設計 所設計的基于電渦流測功機的負荷車系統(tǒng)主要由以下 幾大系統(tǒng)組成[4]：牽引裝置、底盤車、發(fā)電機、車廂、加載 傳動系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、液壓絞盤系統(tǒng)、測功機、儀器控制 柜、測控系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成，負荷車組成圖如圖2 所 示。 1）底盤車 底盤車作為整套設備的載體，是最重要的承載設備。 其用途是將被試車的輸出功率有效地傳送至測功機，并通過 車輪輸出制動力。選用全輪驅動汽車底盤，從而增大底盤車 的附著總重量，進而使負荷車最大制動能力達最大。除此之 外，選擇底盤車時還要充分考慮到底盤車應具有服役年限和 一定的代表性，并且有較好的測試工作環(huán)境，并兼重、中、 輕型汽車牽引性能的測試要求。 經(jīng)過反復論證，選用某型特種越野汽車作為底盤車最 為合適。 2）加載傳動系統(tǒng) 加載傳動系統(tǒng)由取力器、傳動軸和傳動變速箱等傳動 部件組成，其工作流程框圖如圖3 所示。 在底盤分動器上進行全功率取力并傳遞給電渦流測功 機，根據(jù)電渦流測功機的轉矩轉速特性進行合理匹配，使負 荷車的負荷特性符合測試的要求。加載傳動系統(tǒng)的布置主要 考慮空間的布置以及力的傳動性，文章的設計傳動功率為200 kW，最大傳動轉矩為12000 N99m。 3）吸功系統(tǒng) 作為負荷車的核心系統(tǒng)的吸功系統(tǒng)，主要是電渦流測 功機。測功機通過傳動軸與加載傳動系統(tǒng)相連；使用加載控 制系統(tǒng)實現(xiàn)對被試牽引車的精確控制和無級調(diào)節(jié)的不同負荷 加載�？刂葡到y(tǒng)通過改變勵磁電流的大小，測量電渦流測功 機對被試車施加負荷大小。電渦流測功機在試驗過程中將被 試車的功率轉化成等值發(fā)熱量，由冷卻水帶走。 4）控制系統(tǒng) 負荷車制動力大小的調(diào)節(jié)是通過負荷控制系統(tǒng)來實現(xiàn) 的，是保證負荷車系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)。該測試系統(tǒng)與 控制系統(tǒng)用一套傳感器系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)測量和負荷車的加載 控制功能。性能的好與壞，是評價一輛車的最好標簽，加載 控制系統(tǒng)是用以控制測功機加載性能尤為重要的系統(tǒng)，其主 要功能是可單獨或在上位機的指令下對測功機實施高精度控 制，具有恒牽引力（恒負荷）、恒車速的控制模式，實現(xiàn)實 驗的要求。 5）測量系統(tǒng) 負荷車測量系統(tǒng)由五部分組成：傳感器、信號隔離、 放大、采集及分析處理。其主要作用是采集試驗數(shù)據(jù)、監(jiān)測 參數(shù)，經(jīng)過后臺分析處理后實施顯示在顯示屏上；試驗數(shù)據(jù) 存儲于主控計算機，方便后期的研究和生成報表；提供閉環(huán) 控制反饋信號，并傳送給測功機控制儀，完成對負荷車的閉 環(huán)控制；提供優(yōu)良的人機界面，并將一些復雜的操作轉化到 計算機屏幕上，方便快捷并共同完成操作。 2.3 實驗驗證 根據(jù)設計的結構模塊，搭建了實車系統(tǒng)，并進行了實 驗，實驗主要設備見表1。 以某型特種越野汽車為牽引車。試驗時，牽引車分動 器掛低檔，變速器掛C 檔，全車各差速鎖為非鎖止狀態(tài)。負 荷車分動器分別掛低檔、高檔試驗時，觀察測功機加載電流 最大值。試驗采用手動開環(huán)加載方式，在車輛熄火或車輪打 滑時終止試驗。 圖4 為試驗時負荷車加載過程中的部分輪胎印痕�？� 以看出來負荷車加載印痕分布均勻，表明負荷車在低速和較 大制動力時具有穩(wěn)定的加載性能。由于被試車3 橋驅動輪出 現(xiàn)滑轉而終止試驗，故最大制動能力僅為130.6 kN。 2.4 實驗結果 最終，負荷車制動力特性試驗曲線如圖5 所示。 3 結語 文章對基于電渦流測功機的負荷車進行了結構設計， 經(jīng)過實驗驗證表明，所設計的結構滿足試驗性能要求，對地 面車輛的研制、開發(fā)及性能評價有一定的指導作用。