制動器是車輛的一個重要組成部分，是至關重要的安全裝置，其質量是行車安全性的重要保障。隨著車流密度的日益增大，車輛的制動性能已引起交管部門和制造廠商的廣泛關注，對行車的安全性也提出了更高的要求。所以測試制動器性能質量的裝置——制動器試驗臺，在測試制動器性能質量等方面的作用是不可代替的。
一、制動器制動原理及性能試驗原理
在道路上進行制動性能試驗時的評價指標為制動距離，是由駕駛員控制操縱器，通過傳動器，由制動器產(chǎn)生與車輛運動相反方向的作用力，通過輪胎與地面的摩擦作用完成制動過程。因此，地面制動力的數(shù)值取決于兩個摩擦副的作用：一個是制動器內(nèi)制動摩擦襯塊與制動盤間的摩擦力；另一個是輪胎與地面間的附著力，其中附著力與輪胎結構及路面狀況、車輪的運動狀態(tài)有關。
制動器性能試驗臺架是考核、評價制動器這一部件性能的專用試驗裝置。制動器性能試驗臺裝有一套圓盤—慣性飛輪系統(tǒng)，它具有相當于各種型號制動器慣性的質量，由于在慣性飛輪上積蓄有能量，這就獲得了相似于車輛行駛時的能量。
試驗臺由電動機、傳動軸、飛輪、制動器支架、轉速測量裝置、浸水裝置和操縱裝置等組成，并有風機向這一設備輸送相當于實際行車時的風速。試驗臺采用等輸入的制動方式，即根據(jù)特定的減速度，通過調節(jié)制動缸壓力獲得所需要的制動力，然后保持這一制動力進行制動，觀察制動減速度的變化，以考核制動性能。
二、制動器性能試驗臺模擬機系統(tǒng)設計與關鍵技術
制動器性能試驗臺模擬機是對真實的盤式制動器性能試驗臺的微型化、模型化處理。筆者設計的是一種單輪的慣性式的小型試驗臺。慣性式制動器試驗臺的基本原理是通過電動機、傳動機構驅動慣性飛輪組，帶動制動盤旋轉從而模擬車輛運行狀況，當裝在從動軸上的制動盤動作時，其制動過程就再現(xiàn)出來，從而可以很方便地測試制動器的各種參數(shù)。如果想取得模擬機不同大小的轉動慣量值，可調整慣性飛輪組進行模擬（如圖1所示）。
（一）電機的選用
選用臺灣東力公司的單相US交流無段變速付電動機，US525-002B型，參數(shù)如下：輸出功率為25W；可調速范圍為90～1700r/min；額定電流為0.35A；磁極數(shù)P為4個；消耗電功率為60W；啟動電容為1.5μF，啟動轉矩為1200g·cm。
電機扭矩輸出端直接與摩擦盤式電磁離合器相連接，使在測試性能過程中電機不斷電而使電磁離合器斷開來測試制動器的性能，從而保護電機。由于采用了交流無段變速，故可以模擬各種轉速下的制動過程。
（二）飛輪組的設計
I=0.5πHρR4（1）
式中，ρ為材料密度，材料選用Q235A，取ρ=7850kg/m3；H為飛輪厚度，R為飛輪半徑。
所設計的飛輪尺寸如下：
飛輪5：H=25mm，R=42.5mm，等效轉動慣量為0.001kg·m2，質量為1.005kg；
飛輪7和10：H=25mm，R=47.8mm，等效轉動慣量為0.002kg·m2，質量1.239kg；
飛輪12：H=25mm，R=60mm，等效轉動慣量為0.004kg·m2，質量2.062kg。
實現(xiàn)模擬慣量的耦合，需要將各個飛輪的等效轉動慣量以幾何級數(shù)的關系設計。在模擬慣量計算時，應考慮轉動系統(tǒng)慣量，轉動系統(tǒng)慣量由電機軸、聯(lián)軸器、摩擦離合器、牙嵌離合器、主軸和試件夾具的慣量組合，其值為0.004kg·m2。
（三）電磁離合器的選擇與安裝
較小飛輪與DLY-0型（規(guī)格1.2A）牙嵌式電磁離合器連接，較大飛輪與DLY-5型（規(guī)格2A）牙嵌式電磁離合器連接，即每一個飛輪都與電磁離合器相連接，可以實現(xiàn)模擬不同慣量的情況。這類離合器具有結構簡單，外型小，允許結合頻率高的優(yōu)點。4個飛輪在軸上對稱布置，這樣可以減少飛輪在運轉過程中的動平衡量。
試驗臺主機造型應能實現(xiàn)試驗臺的整體性，且具有良好的減振性、安全性和外部造型。其中，主軸部分執(zhí)行制動能量實際值的模擬和變換，并由計算機監(jiān)控。
三、模擬機制動驅動系統(tǒng)
制動驅動采用氣壓驅動的方式，如圖2所示為氣動控制回路，即由二位三通電磁換向閥、單向節(jié)流閥、減壓閥、壓力傳感器、氣源裝置和制動缸組成制動驅動系統(tǒng)回路。二位三通電磁換向閥、節(jié)流閥、減壓閥（氣動三聯(lián)件）、制動缸均選用微型或小型元件。各種元件作用如下：單向節(jié)流閥通過調節(jié)流量的大小，來控制氣缸的速度，這是由于氣缸活塞桿速度的大小與氣體的流量有關；壓力傳感器用來測量通入氣缸的壓力；二位三通電磁閥用電控的方式控制氣動回路通路與閉路；減壓閥（氣動三聯(lián)件）的作用是調節(jié)氣動回路中的壓力大小，防止氣動回路的壓力過大而使氣動元件損壞。
工作原理為：通過調節(jié)減壓閥的壓力值及流量閥流量獲得需要的制動力的大小和速度，壓力傳感器顯示制動狀態(tài)下的壓力大小，然后保持這一制動效果。雙向電磁換向閥在制動過程中，先將YA0接通，氣缸動作將被測制動器制動，到a1位開始制動，然后直到被測小型制動器停止轉動為止。后將YA0斷開，制動缸在彈簧力下回位，使制動缸恢復原位，制動過程結束。優(yōu)點是：結構簡單，成本低，使用維修方便。
四、制動器試驗臺模擬機測試系統(tǒng)的智能化
隨著計算機技術的發(fā)展，各種測試技術也得到了飛速的發(fā)展。在計算機控制下的測試過程變得更加高效、簡捷、靈活。計算機對各種電量和非電量進行測量、數(shù)據(jù)處理、設備控制以及結果輸出。采用計算機輔助測試（Computer Aided Test，簡稱CAT）具有強大的優(yōu)勢，如強大的數(shù)據(jù)處理功能，較高的測試精度，保證測試系統(tǒng)的實時性，防止人為誤差，試驗效率高，易于實現(xiàn)智能化控制等。筆者運用計算機輔助測試技術和電子技術，對制動時獲得的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采樣、分析、傳輸存儲等。
模擬機測試系統(tǒng)如圖3所示。由計算機發(fā)出信號開始，通過I/O接口，向單片機發(fā)出指令，使單片機發(fā)出指令通過繼電器，使離合器與電機斷開，然后單片機發(fā)出3路信號：一是通過計時器記錄時間；二是將轉速傳感器測得的轉速信號，通過A/D轉換，變成數(shù)字信號送到單片機內(nèi)；三是單片機發(fā)出指令通過繼電器，控制二位三通電磁閥動作，將其制動。與飛輪聯(lián)接的電磁離合器還與另一個繼電器聯(lián)在一起，以便單片機發(fā)出指令控制飛輪實現(xiàn)不同慣量的模擬情況。開關電路作用是提供與電機連接的摩擦盤式電磁離合器、與飛輪連接的電磁離合器、制動驅動系統(tǒng)中的二位三通電磁閥的電源，采用+24V供電。
模擬實驗臺采用計算機控制。全部數(shù)據(jù)采集、處理和控制均由計算機完成。操作系統(tǒng)采用Windows系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)包含有2個接口，即A/D、I/O。A/D是采用8位單通道轉換器，轉換時間少于20s，采樣頻率為40kHz，可達到高速采樣目的。模擬量輸入范圍為0～5V，本試驗臺采用了2個輸入通道。繼電器由計算機輸出開關控制信號，用于控制制動器操縱驅動電磁離合器。I/O為并行輸入輸出口，主要用于測量轉速。軟件進行小型制動器的制動性能檢測，對制動器初速度、制動間隔時間、制動次數(shù)等進行自動控制與測量，通過計算機可以實現(xiàn)多通道信號在線自動采集處理和打印報表等。
五、結論
該模擬機采用機械開式方式，控制采用開環(huán)系統(tǒng)。質量小（約20kg）、體積比較小。作為一種模擬式制動器實驗臺，與真實的實驗臺相比，功能上不太完備，但可以模仿制動器性能試驗臺的工作方式，為實驗室提供所有的模擬性檢測；提供試驗臺電控實驗的實物平臺；在教學方面提供在計算機軟件模擬測試和在展覽會上展示產(chǎn)品模型時有不可替代的作用，是對實際制動器試驗臺小型化、模型化的再現(xiàn)（該課題已申請了國家發(fā)明專利，專利申請?zhí)柺牵?00610124881.3）。
（轉載）
