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JJF(晋) 35-2019 多轴滚筒式汽车底盘测功机校准规范.pdf

加载响应时间不大于200mS，平均稳定时间不大于600mS。 注： ①：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考； ②：进行基本惯量、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加 成特性校准时，底盘测功机应能导出功率、扭力、速度、时间等测量过程数据

加载响应时间不大于200mS，平均稳定时间不大于600mS。 注： ①：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考； ②：进行基本惯量、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加 载特性校准时，底盘测功机应能导出功率、扭力、速度、时间等测量过程数据

6.1.1 环境温度：(0~40)℃。 6.1.2环境相对湿度：≤85%。 6.1.3电源电源：电压（220土22）V或（380土38）V。 6.1.4底盘测功机运转平稳GB/T 34571-2017 轨道交通 机车车辆布线规则，无异响。无影响测量的污染、振动或电磁干扰等，

校准用仪器设备如表1所示。

4管形测力计测量范围：（0200）N，准确度等级：2级5转速表准确度等级：0.1级表1(续)校准用仪器设备序号名称主要技术指标6游标卡尺测量范围：(0~600)mm,MPE:±0.05mm7元尺直径测量范围：(100~500）mm，MPE:±0.05mm8钢卷尺测量范围：（0～3）m，准确度等级：I级9百分表测量范围：(0~10)mm，MPE:±0.05mm10条式水平仪分度值不超过0.10mm/m11存储式数字示波器频宽：100MHz，幅度：MPE：土2%7校准项目和校准方法7.1校准项目应根据表2选择校准项目。表2校准项目表校准项目底盘测功机用途主滚筒直径差+滚筒装置主滚筒表面径向圆跳动量+前后滚筒母线平行度+滚筒启动力矩A转数误差+速度示值误差+速度滚筒间速度差BC零值漂移+示值误差+扭力重复性+回程误差+基本惯量误差BC内部损耗功率B恒载荷加载滑行时间BC变载荷加载滑行时间BC加载响应时间BC加载特性平均稳定时间BC注：“十”表示适用于所有底盘测功机，“A”表示底盘测功机用于动力性、燃料经济性检测时需进行校准，“B”表示底盘测功机用于稳态工况法检测时需进行校准，“C”表示底盘测功机用于加载减速法检测时需进行校准。7.2校准方法7.2.1滚筒装置

7.2.1.1主滚简直径差

在每个主滚筒中段占全长80%的表面上均匀选取3处（含磨损最严重部位）， 用元尺或游标卡尺测量每处直径3次，按公式（1）计算每处的主滚筒直径差，取 偏离标称直径最大处的差值作为校准结果

式中： △；一一第i处的主滚筒直径差，mm; D;一一第i处3次滚筒直径测量值的平均值，mm；

7.2.1.2主滚简表面径向圆跳动量

a）在每个主滚筒中段占全长80%的表面上均匀选取3个断面进行测量； b）将百分表固定在基座上（若为滚花等粗糙表面，采用平面测头），使百 分表测量杆垂直于测量表面，缓慢转动滚筒1周，主滚筒表面径向圆跳动量为 百分表最大与最小读数之差； C）取各断面径向圆跳动量的最大值作为校准结果

7.2.1.3前后滚简母线平行度

对第1轴、第2轴左右侧滚筒分别测量。用游标卡尺在接近滚筒两端处， 则量前、后滚筒两端点内侧母线的距离。记为L1和L2，用钢卷尺测量两校准点 之间距离，按公式（2）计算，取最大值作为校准结果

式中： LH一一前后滚筒内侧母线平行度，mm/m; L一一校准点之间的距离，m;

7.2.2滚简启动力矩

将细线缠绕在第1轴滚筒未磨损部位（见图1），并与管形测力计连接，拉 动管形测力计的拉环，读取滚筒开始转动时的最大拉力值。测量3次，取3次

rs 一转速表转数示值，r。

校准时，应保证滚筒速度保持在校准点土0.5km/h范围内，被校底盘测功 机速度显示分辨力为0. 01km/h。

7.2.4.1速度示值误差

a）选取25km/h、40km/h、48km/h、70km/h作为校准点，其中70km/h 校准点不适用于仅进行稳态工况法检测的底盘测功机。 b）安装滑行时间检测仪，保证其滚轮与第1轴滚筒磨损最严重部分良好接 触； c）驱动滚筒加速至校准点，待速度稳定，连续记录3次底盘测功机速度（滚 简表面线速度）示值和滑行时间检测仪的示值，按公式（5）计算速度示值误差。

式中： △一一速度示值误差，km/h； m—一底盘测功机3次测量的示值平均值，km/h；

7.2.4.2 滚简间速度差

式中： A；一一第i轴与第1轴滚筒间速度差，i=2,3，km/h;

测力杠杆保持水平位置并垂直于滚筒中心轴线。调整扭力校准装置，使其 处于平衡状态。用钢卷尺或游标卡尺（或其他等效方法）测量扭力校准装置力 臂长度L。按公式（8)计算杠杆比

式中： β一一杠杆比； L一一力臂长度，mm; 一滚筒未磨损部位直径，mm

7.2.5.1零值漂移

7.2.5.2示值误差、重复性、回程误差

将底盘测功机指示装置调零，按接近测量范围上限的20%、60%、100%依次 逐级加载，再逐级减载，分别记录进程和回程过程中的扭力示值。此过程重复 进行3次，每次重新加载前指示装置应清零。 具有多个PAU的底盘测功机，每个扭力测量装置应分别进行校准（多个扭 力测量装置共用一个模数通道的，按一个扭力测量装置进行校准）。在校准时， 应能同时显示各扭力测量装置的示值及总扭力。 按公式（9)计算各校准点的扭力示值误差，取各校准点的最大示值误差作为 示值误差校准结果

式中： W——扭力示值误差，%

F,一一3次进程扭力示值的平均值，N； F一一加载值，N。 按公式（10)分别计算各校准点的重复性，取各校准点重复性最大值作为重 复性校准结果。

式中： R一一扭力重复性，%； Fmax一一3次进程扭力示值的最大值，N; Fmin一一3次进程扭力示值的最小值，N; F一一进程中3次扭力示值的算术平均值，N。 按公式（11）计算20%、60%校准点回程误差，取各校准点最大回程误差作为 校准结果。

式中： H一一扭力回程误差，%； FH—一3次回程扭力示值的算术平均值，N; F一一加载值，N。

按照设备说明书的要求，将底盘测功机充分预热。 安装滑行时间检测仪，保证其滚轮与滚简未磨损部位良好接触。 7.2.6.1驱动滚筒速度至56km/h，在（4816）km/h速度区间段进行空载（PAU 不加载荷）滑行测试。记录空载力值（含负值），及滑行时间检测仪所测滑行时 间t1。 7.2.6.2驱动滚筒速度至56km/h后，加载恒力1170N，进行（48～16）km/h 滑行测试。记录加载力值及滑行时间检测仪所测滑行时间t2

7.2.6.3按照步骤7.2.6.1和7.2.6.2重复测量3次。

式中： DIWA一一底盘测功机基本惯量实测值，kg； 于1一一3次加载恒力空载滑行时，加载力实测值的平均值，应为正数，N； f2一一3次加载恒力时1170N，加载力实测值的平均值，N； t1一一3次空载滑行时，（48～16）km/h滑行时间的平均值，S; t2一一3次加载恒力1170N，（48～16）km/h滑行时间的平均值，S。 取DIW^与基本惯量铭牌标称值DIW之差作为基本惯量误差校准结果

7.2.7内部损耗功率

底盘测功机控制系统中的用于计算内部损耗功率的基本惯量与基本惯量铭 牌标称值DIW保持一致。 安装滑行时间检测仪，保证其滚轮与滚筒未磨损部位良好接触。 驱动滚筒速度至56km/h以上，底盘测功机指示功率IHP设置为0kW，开 始自由滑行，使用滑行时间检测仪分别测量（50～30）km/h、（35～15）km/h 滑行时间Atx1、Atx2，按公式(13)、（14)计算内部损耗功率PLHP。

f40一一速度为40km/h时PAU扭力指示值，N；f25一一速度为25km/h时PAU扭力指示值，N。注：①：对于具有多个PAU的底盘测功机，f40、f25取最大负荷时加载的PAU对应扭力指示值之和。在加载滑行试验中，内部损耗功率计算应减去加载的PAU对应空载扭力指示值之和所对应的损耗功率。②：f40、f25可取其标称速度附近区间的平均值。7.2.8恒载荷加载滑行时间开始试验前，应先进行覆盖滑行速度区间的内部损耗功率试验，保证正确加载THP（总载荷）。安装滑行时间检测仪，保证其滚轮与滚筒未磨损部位良好接触。根据底盘测功机用途和结构，按表3选择加载载荷THP和滑行区间。把底盘测功机滚筒速度提升到比滑行区间初速度高10km/h后开始试验，记录滑行时间检测仪测得的滑行时间ACDT。表3恒载荷加载滑行加载载荷和滑行区间滑行区间（70~50）km/h（50~30）km/h（35~15）km/h稳态工况法THP两轴四滚筒式/6.0、12.0(kW)三轴六滚筒式12.0、20.0加载减速法THP两轴四滚筒式12.0、20.0(kwW)三轴六滚筒式12.0、20.0、32.0进行20.0kW、32.0kW加载，对于三轴六滚筒式的底盘测功机，前后主滚简应按制造商要求均匀分担加载载荷。按公式（15）、（16）、（17）计算速度区间段（70～50）km/h、（50～30）km/h、（35～15）km/h的理论滑行时间CCDT60、CCDT40、CCDT25；按公式（18）计算相应的恒载荷加载滑行时间误差。0.092593×DIWCCDT60 =THP(15)0.061728xDIWCCDT40THP(16)CCDT250.038580×DIWTHP

CCDT （18) 式中： CCDT60一一（70～50）km/h恒载荷加载滑行试验时的理论滑行时间，S； CCDT40一一（50～30）km/h恒载荷加载滑行试验时的理论滑行时间，S； CCDT一一恒载荷加载滑行试验时的理论滑行时间，S; ACDT一一恒载荷加载滑行试验时的实际滑行时间，S; DIW一一基本惯量铭牌标称值，kg THP一一总载荷，（THP=PLHP+IHP，PLHP为内部损耗功率，IHP头 指示功率），kW； 一一恒载荷加载滑行时间误差，%。 每个载荷取各滑行区间最大误差作为校准结果。 选择12.0kW作为THP对底盘测功机功率吸收装置进行设定，进行（50 30)km/h速度段的加载滑行测试。滚筒转动后，把相当于滚筒表面切向力200N 60ON的码放置在进行加载的PAU相应位置上，记录该速度段下的实际滑行时 间ACDTF。按公式（19）计算在有预加载情况下的理论时间CCDTF。 CCDTF=

CCDTF 0) 式中:

7.2.9变载荷加载滑行时间

开始试验前，应先进行覆盖滑行速度区间的内部损耗功率试验，保证正确 加载THP。 安装滑行时间检测仪，保证其滚轮与滚筒简未磨损部位良好接触。 启动底盘测功机进入变载荷加载滑行测试功能软件模块，把底盘测功机滚 速度提升到比滑行区间初速度高10km/h后，向底盘测功机施加对应滑行区 间起始的THP，按表4要求向底盘测功机阶跃加载。 对于三轴六滚筒式底盘测功测功机，前后主滚筒应按制造商要求均匀分担 加载载荷 对用于加载减速法底盘测功机，记录（72.4～16.1）km/h速度段的实际滑 行时间ACDT41，对用于稳态工况法的底盘测功机，记录（48.316.1）km/h 速度段的实际滑行时间ACDT42，并根据公式（21）、（22）计算理论滑行时间 CCDT41、CCDT^2。并根据公式（23）计算变载荷加载滑行时间误差。 CCDTA1 = 0.01713 × DIW (21) CCDTa2=0.00707×DIW （22） (23) CCDT 式中： CCDTa1一—（72.4～16.1）km/h变载荷理论滑行时间，S; CCDTaz2——（48.3～16.1）km/h 变载荷理论滑行时间，S; CCDT一一变载荷理论滑行时间，S; ACDT一一变载荷实际滑行时间，S;

底盘测功机变加载滑行测试载荷设置和计算时间

7.2.10 加载特性

按照表5的要求分别进行试验项目编号1和2的加载特性校准 将存储式数字示波器的探针接入扭力传感器经放大后的信号输出端（被校 准设备应配备独立的输出端子），记录力值信号的波形，按照图2和下面的要求 进行分析，记录相应的值作为校准结果

底盘测功机加载响应时心

7.2.10.1在PAU没有制动力时，底盘测功机以64.4km/h以上的初始速度减速 转动；

转动； 7.2.10.2当滚筒速度达到56.3km/h时，向滚筒施加如[b1]所示的制动力 7.2.10.3当滚简速度达到40km/h时，向滚筒施加如[c1]所示的制动力 7.2.10.4从制动力阶跃变化时刻（t1）起，时间记录开始； 7.2.10.5监测并记录PAU的载荷传感器件的实际输出信号：

校准证书应至少包括以下信息： a）标题，如“校准证书”或“校准报告”； b）实验室名称和地址； c）进行校准的地点： d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数标讠 e）送校单位的名称和地址； f）被校对象的描述和明确标识； g）进行校准的日期； h）对校准所用依据的技术规范的标识，包括名称及代号； i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明： i）校准环境的描述： k）校准结果及其测量不确定度的说明； 1）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识： n）校准结果仅对被校对象有效的说明； n）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声

A.2推荐的底盘测功机校准证书内页格

A.2推荐的底盘测功机校准证书内页格式：

底盘测功机扭力示值误差的不确定度分析

B. 1. 1校准方法

校准结果的不确定度分析

经测力杠杆传递的标准加载力，由底盘测功机功率吸收单元的载荷测量系 统测量，并以滚简表面切向力的形式显示

B. 1.2 数学模型

式中： W：扭力示值误差； F：扭力示值，N； fs：扭力标准值，N; D：主滚筒直径，mm; L：测力杠杆力臂长，mm; f：标准码重力值或标准测力仪示值，N； α：测力杠杆等效平面与水平面间夹角，rad。 其中，在加载过程中，α～Orad，cosα～1；经验证，测力杠杆等效平面 的微小变化，不会对扭力的线性造成影响，故其引入的标准有确定度分量可忽 略，并取coSα = 1。数学模型变为如下形式:

FXD W ×100% 2×f×L

番律得： (W)=c(F)×(F)+c(D)×(D)+c(f)×(f)+c()× 代中： u(F)一一社 被校底盘测功机扭力引入的标准不确定度分量： u(D)一一 被校底盘测功机主滚筒直径引入的标准不确定度分量； u(f)一一标准码重力值或标准测力仪引入的标准不确定度分量； u(L)一一测力杠杆力臂长引入的标准不确定度分量。 灵敏系数：

aw FXD c(L) = aL 2 × f × L2

B.1.3输入量的不确定度来源

取F=3920N（f=392N）校准点举例计算，其中滚筒直径为217mm， 测力杠杆力臂值为1085mm。 B.1.3.1被校底盘测功机扭力测量结果重复性

B.1.3.2被校底盘测功机扭力数显量化误差

B.1.3.4标准码重力值或标准测力仪的示值误差

B.1.3.6测力杠杆力臂长的误差 F× D

B.1.4输入量的标准不确定度评定

a）测量结果重复性引入的标准不确定度的评定 被校底盘测功机扭力示值F估计值的不确定度主要来源于其测量结果重复 性。测量结果重复性可以通过连续测量得到的测量列，采用标准不确定度的A 类评定。 在校准装置和被校底盘测功机正常工况条件下，被校底盘测功机连续10次 从空载状态加载扭力至3920N，读取被校底盘测功机扭力示值，测量结果如下 （计量单位N）： 3921、3925、3928、3922、3925、3927、3921、3922、3927、3924

测量序列的重复性导致的标准不确定度uA(F)==1.5N

b）底盘测功机扭力数显量化误差引入的标准不确定度的评定 通常底盘测功机扭力示值的显示分辨力为1N，其数显量化误差以等概率 分布（矩形分布）落在半宽度为1N一2=0.5N区间，其引入的标准不确定度 为：

0.5 N u2(F) = = 0.29 N V3

B.1.4.2被校底盘测功机主滚筒直径的允许误差引入的标准不确定度的评定 被校底盘测功机主滚筒直径的误差限为土0.2mm，直径平均值为217.0mm， 按均匀分布考虑

0.2mm u(D) = = 0.12mm V3

B.1.4.3标准码重力值或标准测力仪的示值误差引入的标准不确定度的评定 由于在同等加载条件下，础码的最大允许误差带来的重力值的误差小于标 准测力仪的最大允许误差，故取标准测力仪的示值误差引入的标准不确定度进 行分析。 a）标准测力仪示值误差引入的标准不确定度的评定 标准测力仪准确度等级为0.3级，加载力为392N，按均匀分布考虑，加 载力的误差为±1.18N。

ui(f) = 1.18 N 0.68 N V3

b）标准测力仪数显量化误差引入的标准不确定度的评定 标准测力仪显示分辨力为1N，其数显量化误差以等概率分布（矩形分布） 落在半宽度为1N－2=0.5N区间，其引入的标准不确定度为：

.1.4.4测力杠 的标准不确定度的评定 钢卷尺引入的误差为：

0.5 N uz(f) 0.29N V3

钢卷尺的分度值为1mm，读数误差可控制在土0.5mm之内，取两者之中的 大者。测力杠杆臂长测量结果的平均值为1085.0mm。 该误差以等概率分布（矩形分布）落在半宽度为0.5mm区间，其引入的 标准不确定度为：

B.1.5输出量的标准不确定度分量一览表见表B.1

0.5 mm u(L) = =0.29mm V3

表B.1输出量的标准不确定度分量一览表

B.1.6合成标准不确定度的评定

由于各标准不确定度分量相互无关，故

B.1.7扩展标准不确定度评定

uc(w) = Ju + u2+ us+ u+ u+ u = 0.21%

按包含概率p=0.95，取k=2，故底盘测功机扭力示值误差的扩展不确定 度为：

B.2底盘测功机速度示值误差的不确定度分析：

B.2底盘测功机速度示值误差的不确定度分析：

B. 2. 1 校准方法

U=kxu(W)=2x0.21%=0.42%

将滑行时间检测仪的滚轮压紧在底盘测功机的主滚筒上，设定底盘测功机 的速度并启动，同时读取滑行时间检测仪和底盘测功机的速度值，计算其示值 误差。

A：被校底盘测功机速度的示值误差，km/h； V：被校底盘测功机速度的示值，km/h； V：滑行时间检测仪的示值，km/h。 因为分量V和互不相关，由不确定度传播律得： uz() = c2(V) × u?(V)+ c²() × u?() 式中： u(V)一一被校底盘测功机引入的标准不确定度分量； u(u)一一滑行时间检测仪引入的标准不确定度分量。 灵敏系数：

B.2.3输入量的不确定度来源

an c(V) av a c(u) a12

uc() = 2()+2()

B.2.4输入量的标准不确定度评定

被校底盘测功机速度示值V估计值的标准

a）测量结果重复性引入的标准不确定度的评定 被校底盘测功机速度示值V估计值的不确定度主要来源于其测量结果重复 性。测量结果重复性可以通过连续测量得到的测量列，采用标准不确定度的A 类评定。 在校准装置和被校底盘测功机速度正常工作条件下，被校底盘测功机的速 度设定为25km/h，并稳定后，同时读取在滑行时间检测仪速度示值和被校底 盘测功机速度示值。 在检测过程中，两者数值均会出现波动。由于速度波动很小，可以认为任 意时刻，两者速度差在波动范围内是一个定值。即可用两者速度差来计算在校 准点的重复性。试验取得速度差θ（计量单位km/h）如下： 0.01、0.02、0.01、0.00、0.03、0.04、0.01、0.00、0.02、0.01 平均值为0.02km/h。 单次测量的实验标准差s(①）= n一1 实际测量时，在每个测量点读取三次示值，取其平均值作为测量结果，故

b）数显量化误差引入的标准不确定度的评定 通常底盘测功机速度示值的显示分辨力为0.01km/h，其数显量化误差以 等概率分布（矩形分布）落在半宽度为0.01km/h÷2=0.005km/h区间，其 引入的标准不确定度为：

0.005km/h uz(V)= = 0.003km/h V3

DG/TJ 08-32-2008 高层建筑钢结构设计规程0.05km/h ui(u) = = 0.029km/h 3

b）数显量化误差引入的标准不确定度的评定 通常滑行时间检测仪速度示值的显示分辨力为0.01km/h，其数显量化误 差以等概率分布（矩形分布）落在半宽度为0.01km/h÷2=0.005km/h区间， 其引入的标准不确定度为：

B.2.5输出量的标准不确定度分量 览表见B.2。

0.005km/h uz(v) = =0.003km/h 3

表B.2输出量的标准不确定度分量一览表

B.2.6合成标准不确定度的评定

由于各标准不确定度分量相互无关，古

uc() = /u + 2+ + uz = 0.030 km/

B.2.7扩展标准不确定度评定 按包含概率p=0.95，取k=2SN/T 0464-2013 进出口纺织品 纤维定量分析 氨纶混纺产品，故底盘测功机速度示值误差的扩展不确定度 U = k ×uc(△)= 2× 0.030= 0.060km/h