摩托车可靠性试验道路振动路谱初步分析
王震武，冯占闯，苏 辉，刘 琳，王 毅，王 刚
（国家摩托车质量监督检验中心 ，西安 710032）
摘 要：本文对摩托车可靠性强化路面进行振动路谱采集，汇总并分析不同样车在不同路面的振动加速度功率谱密度，得出以下结论：(1) 两轮摩托车比利时路、搓板路、减速带、波形路、鱼鳞坑的振动加速度功率谱密度频率主要集在 5~ 100Hz 频段； (2)两轮摩托车振动加速度功率谱密度最大值排序依次为：搓板路> 比利时路>减速带>鱼鳞坑路>波形路>平坦路面；(3)对于同一试验样车，随着车速增加，振动加速度功率谱密度最大值基本上呈正相关关系；(4)不同样车在同等试验速度时，振动加速度功率谱密度最大值的差异与样车的结构有关系。为进一步制订科学规范且实用性强的摩托车道路可靠耐久性质量评价规范奠定基础。
关键词：摩托车；可靠性；路谱采集；功率谱密度
中图分类号：U467 文献标识码：A
近些年来，中国摩托车产业飞速发展，年产销量占全球一半以上。诸多摩托车生产企业在产品研发过程中，有道路耐久性试验的需求。目前国内实施的摩托车道路可靠耐久性质量评价标准主要有两项，两个标准GB/T 4570-2008、GB/T 5374-2008。为缩短试验周期，本文从道路强化路面振动路谱着手，研究对强化路面进行振动路谱采集，分析功率谱密度[1]，为进一步制订科学规范且实用性强的摩托车道路可靠耐久性质量评价规范奠定基础。
1 试验路面及设备
1.1 试验路面
试验场地选用位于长安大学渭水校区北侧的长安大学汽车综合试验场。试验场包括多种可靠性强化典型试验道路和1.3万平方的操纵稳定性试验广场[2] ，能够满足试验要求。试验路面如表1所示。
表 1 可靠性试验路面
比利时路 | 搓板路 | 鱼鳞坑 |
| | |
波形路 | 减速带 | 沥青直路 |
| | |
1.2 路谱采集设备
所用设备为Brüel & Kjær公司生产的3053型12通道声音和振动分析仪，频带为0~25.6 kHz。
加速度计采用4524-B型轻量化的三轴压电式正交剪切式加速度计，可在三个相互垂直的方向上同时进行测量[3]。
1.3 加速度计安装位置
加速度计安装在试验摩托车的前轴和后轴附近的平面上[1] ，如图1和图2所示：
图 1 某样车前轴加速度计安装位置
图 2 某样车后轴加速度计安装位置
2 路谱采集过程
摩托车振动路谱采集过程中需要应用3053型振动分析仪的Notar功能，即将采集的时域数据记录存储在SDHC存储卡中，然后通过有线LAN、无线LAN访问记录仪。
试验样车选取有燃油踏板摩托车、电动踏板摩托车、燃油跨骑摩托车、大排量燃油摩托车。某150型跨骑摩托车路谱采集部分路面过程如图3、图4、图5、图6所示。
图 3 某样车通过鱼鳞坑路面
图 4 某样车通过波形路
图 5 某样车通过搓板路
图 6 某样车通过比利时路
3 路谱数据分析
振动加速度的功率谱密度表征可靠性路面能产生的对试验样车的损伤能量，因此对采集到的路谱进行处理，分析等到各可靠性路面对不同样车产生的振动加速度的功率谱密度，如图7所示。
图 7 某150型骑式车比利时路振动频谱曲线
图 8 某150型骑式车搓板路振动频谱曲线
图 9 某150型骑式车波形路振动频谱曲线
分析并汇总各车型在不同路面的振动加速度功率谱密度最大值，如表2所示。
表 2 振动加速度功率谱密度最大值
比利时路 | 搓板路 | 减速带 | 波形路 | 平坦路面 | 鱼鳞坑路 | |||
车型 |
采集点 | 车 速 | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz | 功率谱密 度最大值 (m/s2)2/Hz |
某150 型跨 骑 | 前轴 | 40 | 215.866 | 587.093 | 95.808 | 10.529 | 1.786 | 48. 141 |
后轴 | 40 | 133.088 | 804.774 | 92.276 | 5.59 | 0.333 | 34.417 | |
前轴 | 50 | 610.821 | 199.481 | 19.304 | 3.267 | 2.414 | 172.119 | |
后轴 | 50 | 175.993 | 919.146 | 86. 142 | 5.472 | 1.118 | 19.264 | |
前轴 | 60 | 624.572 | 156.477 | 18.162 | 13.158 | 1.051 | 136.385 | |
后轴 | 60 | 203.963 | 898.896 | 139.629 | 9.593 | 3.786 | 30.495 | |
某500 型跨 骑 | 前轴 | 50 | 156.019 | 390.048 | 86.585 | 11.638 | 1. 122 | 13.420 |
后轴 | 50 | 163.925 | 461.229 | 113.707 | 8.997 | 3.690 | 14.272 | |
某125 型踏 板车 | 前轴 | 50 | 326.860 | 693.987 | 158.103 | 17. 114 | 0.512 | 25.576 |
后轴 | 50 | 197.700 | 625.258 | 87.037 | 11.536 | 2.087 | 31.182 | |
某 600W 电 动踏板 | 前轴 | 30 | 198.804 | 872.508 | 98.783 | 12.472 | 0.757 | 66.205 |
后轴 | 30 | 572.669 | 1591.000 | 260.615 | 20.127 | 1.798 | 230.906 | |
4 结论
根据采集的路谱信号分析，得出：
1. 两轮摩托车比利时路、搓板路、减速带、波形路、鱼鳞坑的振动加速度功率谱密度频率主要集中在5~ 100Hz频段。
2. 两轮摩托车振动加速度功率谱密度最大值排序次为：搓板路>比利时路>减速带>鱼鳞坑路>波形路>平坦路面，对两轮摩托车的损伤程度有待进行一步研究。
3. 对于同一试验样车，随着车速增加，振动加速度功率谱密度最大值基本上呈正相关关系。
4. 不同样车在同等试验速度时，振动加速度功率谱密度最大值的差异与样车的结构有关系。
参考文献
[1] 卢兆明,许毅,张晓莉.道路车辆路试实录动态环境条件的实验室检测标准化[J].质量与标准化,2011(03):23-28.
[2] 杨翔. 基于汽车试验场环境条件下的VBOX测试及应用研究[D]. 长安大学, 2016.
[3] 张晓莉. 道路车辆路试实录动态环境条件的实验室检测标准化[J]. 质量与标准化, 2011, (3): 23-28.
