楊明軍 惠毅 余云加 田昊 田哲文

摘? 要：為建立專(zhuān)門(mén)的通信指揮車(chē)上裝設(shè)備的等效振動(dòng)臺(tái)可靠性試驗(yàn)方法。首先，通過(guò)實(shí)車(chē)多工況道路試驗(yàn)得到真實(shí)路譜，對(duì)其進(jìn)行分析處理，根據(jù)不同工況下的最大峰值畫(huà)出功率譜密度曲線(xiàn)圖的包絡(luò)線(xiàn)即可得到規(guī)范功率譜。其次，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)車(chē)行駛里程及運(yùn)行工況相結(jié)合，制定出上裝設(shè)備振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方案。最后，對(duì)上裝設(shè)備進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。結(jié)果表明，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合較好。研究顯示，通過(guò)等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的方法能夠替代實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)，符合通指車(chē)輛的實(shí)際車(chē)輛結(jié)構(gòu)減震特性。

關(guān)鍵詞：通指車(chē)輛；上裝設(shè)備；可靠性；等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U466? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）02-0084-06

Generally Refers to The Research on The Reliability Equivalent Shaker Test Method of Vehicle Bodywork Equipment

YANG Ming-jun1， HUI Yi2， YU Yun-jia1， TIAN Hao3， TIAN Zhe-wen3

（1.Radio and Television Metrology and Testing Co.， Ltd.， Wuhan 430074， China;

2. Military Representative Bureau of Equipment Development Department of the Military Commission，Beijing 100036， China; 3. School of Automotive Engineering，? Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）

Abstract： To establish the equivalent vibration table reliability test method for the equipment installed on the communication command vehicle. First of all， the real road spectrum is obtained through the real vehicle multi-mode road test， and it is analyzed and processed. The standard power spectrum can be obtained by drawing the envelope of the power spectrum density curve according to the maximum peak value under different conditions. Secondly， combined with the actual vehicle mileage and operating conditions specified in the relevant standards， a vibration table test plan for the upper equipment was developed. Finally， the shaking table test is carried out for the upper equipment. The results show that the shaking table test data and the real vehicle road test data fit well. The research shows that the equivalent shaking table test method can replace the real vehicle road test， which is in line with the actual vehicle structural damping characteristics of generic vehicles.

Key Words： General Vehicle; Upper Equipment; Reliability; Equivalent Shaking Table Test

楊明軍

畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），碩士學(xué)歷，現(xiàn)就職于廣電計(jì)量檢測(cè)集團(tuán)股份有限公司，負(fù)責(zé)技術(shù)支持，研究方向整車(chē)測(cè)試及通用質(zhì)量特性。

引? ? 言

隨著通信技術(shù)和專(zhuān)用汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，適用于通信指揮的專(zhuān)用車(chē)輛得到了很大的發(fā)展[1]。但是有關(guān)通信指揮車(chē)上裝設(shè)備可靠性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)卻沒(méi)有完善，大多數(shù)通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性試驗(yàn)的考核仍延用了原方法，不能滿(mǎn)足日益發(fā)展的通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性鑒定試驗(yàn)的需要，因此有必要對(duì)通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性鑒定試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，結(jié)合通指車(chē)輛的產(chǎn)品特點(diǎn)，形成一套通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性鑒定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)其可靠性鑒定工作，保證通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性水平，適應(yīng)當(dāng)前通指車(chē)輛作戰(zhàn)需要。

各種新車(chē)型從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)到穩(wěn)定生產(chǎn)及整車(chē)改進(jìn)都要經(jīng)過(guò)各類(lèi)型的試驗(yàn)，其中行駛可靠性試驗(yàn)是考核整車(chē)底盤(pán)及上裝設(shè)備可靠性的關(guān)鍵試驗(yàn)，在相關(guān)的國(guó)標(biāo)及國(guó)軍標(biāo)中均有相應(yīng)規(guī)定[2，3]。各類(lèi)汽車(chē)行駛可靠性考核一般是通過(guò)實(shí)際道路行駛試驗(yàn)或汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行考核[4]。通信指揮車(chē)上裝設(shè)備可靠性道路試驗(yàn)通常需要很長(zhǎng)時(shí)間，耗費(fèi)較多的人力與物力。因此需要開(kāi)發(fā)一個(gè)時(shí)間短，重復(fù)性好，高效合理，同時(shí)受天氣影響較小，成本較低的方法來(lái)評(píng)價(jià)通信指揮車(chē)上裝設(shè)備可靠性[5]。對(duì)此，本文提出一種通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法。

首先駕駛通指車(chē)輛在高速環(huán)路、魚(yú)鱗坑路、綜合路面以及越野路面四種不同工況下進(jìn)行道路試驗(yàn)，在指定位置安裝對(duì)應(yīng)的三向加速度傳感器和應(yīng)變片，通過(guò)動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)采集道路試驗(yàn)過(guò)程中的振動(dòng)和應(yīng)變數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的振動(dòng)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行裁剪[6]，頻譜分析得到四種工況對(duì)應(yīng)的功率譜密度曲線(xiàn)。參考標(biāo)準(zhǔn)路譜時(shí)間測(cè)算中的組合輪式車(chē)輛振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（C.3）將魚(yú)鱗坑路、綜合路、越野路面匯總分析，得到不同方向的匯總功率譜密度曲線(xiàn)圖，根據(jù)高速公路卡車(chē)振動(dòng)環(huán)境（C.1）將高速環(huán)路工況單獨(dú)分析，得到高速環(huán)路不同方向的功率譜密度曲線(xiàn)[7]。根據(jù)不同工況下的最大峰值畫(huà)出功率譜密度曲線(xiàn)圖的包絡(luò)線(xiàn)即可得到規(guī)范功率譜。結(jié)合相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)估。將得到的規(guī)范功率譜數(shù)據(jù)輸入到電磁振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行模擬振動(dòng)試驗(yàn)，并按預(yù)估用時(shí)設(shè)定振動(dòng)時(shí)間。將在電磁振動(dòng)臺(tái)上得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)與道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)可以很好的模擬道路試驗(yàn)。

1? ? 道路試驗(yàn)及路譜采集

首先對(duì)通信指揮車(chē)上裝設(shè)備進(jìn)行道路試驗(yàn)并進(jìn)行路譜采集，記錄采集的數(shù)據(jù)以便之后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及對(duì)比。

1.1? ?道路試驗(yàn)

在通信指揮車(chē)上裝設(shè)備對(duì)應(yīng)位置安裝固定三向加速度傳感器和應(yīng)變片，并與對(duì)應(yīng)的數(shù)采設(shè)備進(jìn)行連接。駕駛帶有上裝設(shè)備的通信指揮車(chē)在高速環(huán)路、魚(yú)鱗坑路、越野路面和綜合路面（如圖1）上以一定的車(chē)速行駛，通過(guò)動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)記錄振動(dòng)和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

1.2? ?道路試驗(yàn)路譜采集

路譜采集過(guò)程中主要通過(guò)三向加速度傳感器測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)應(yīng)變片采集應(yīng)變數(shù)據(jù)。三向加速度傳感器主要采集通信指揮車(chē)上裝設(shè)備X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)，4個(gè)應(yīng)變片分別通過(guò)4個(gè)通道與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，采集通信指揮車(chē)上裝設(shè)備道路試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)。

2? ? 路譜裁剪以及數(shù)據(jù)分析

對(duì)記錄的道路試驗(yàn)路譜進(jìn)行裁剪，同時(shí)對(duì)道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理得到振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)需要的輸入數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步擬定振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方案。

2.1? ?路譜裁剪

樣車(chē)在高環(huán)、越野、綜合、魚(yú)鱗工況下工作，為確定其行駛過(guò)程樣車(chē)環(huán)境實(shí)驗(yàn)所需滿(mǎn)足的振動(dòng)條件，需對(duì)不同速度下振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定振動(dòng)規(guī)范譜。選擇的行駛振動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

（1）避免選擇沖擊、異常振動(dòng)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇平穩(wěn)行駛過(guò)程中振動(dòng)幅 值最大的振動(dòng)數(shù)據(jù)區(qū)間；

（2）所有 X 向振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、Y向數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、Z 向數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定驗(yàn)證車(chē)需滿(mǎn)足的X 向規(guī)范譜、Y 向的規(guī)范譜、Z 向規(guī)范譜；根據(jù)驗(yàn)證車(chē)振動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)域圖譜，選取的樣本數(shù)據(jù)區(qū)間分別如下圖所示（綠色是裁剪部分，紅色是保留部分）：

由上圖可知，高環(huán)60碼工況下X向裁剪為46s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為38s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為51s信號(hào)數(shù)據(jù)。

由上圖可知，高環(huán)80碼工況下X向裁剪為62s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為62s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為54s信號(hào)數(shù)據(jù)。

由于高環(huán)100碼數(shù)據(jù)編輯壓縮前后變化不大，不再裁剪，結(jié)果如下圖所示：

由上圖可知，魚(yú)鱗工況下X向裁剪為20s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為19s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為25s信號(hào)數(shù)據(jù)。

由上圖可知，越野10碼工況下X向裁剪為110s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為110s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為110s信號(hào)數(shù)據(jù)。

由上圖可知，越野15碼工況下X向裁剪為63s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為56s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為46s信號(hào)數(shù)據(jù)。

由上圖可知，綜合工況下X向裁剪為67s信號(hào)數(shù)據(jù)，Y向裁剪為65s信號(hào)數(shù)據(jù)，Z向裁剪為66s信號(hào)數(shù)據(jù)。

2.2? ? 數(shù)據(jù)分析處理

將采集到的振動(dòng)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為頻域信號(hào)，參考相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將四種工況轉(zhuǎn)換為兩部分來(lái)分析，畫(huà)出頻域圖的包絡(luò)線(xiàn)，即規(guī)范功率譜。參考組合輪式車(chē)輛振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（C.3）將魚(yú)鱗坑路、綜合路、越野路面匯總分析，得到不同方向的匯總功率譜密度曲線(xiàn)圖，根據(jù)高速公路卡車(chē)振動(dòng)環(huán)境（C.1）將高速環(huán)路工況單獨(dú)分析，得到高速環(huán)路不同方向的功率譜密度曲線(xiàn)圖。根據(jù)不同工況下的最大峰值畫(huà)出功率譜密度曲線(xiàn)圖的包絡(luò)線(xiàn)即可得到規(guī)范功率譜。結(jié)果如下圖所示。

3? ? 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方案擬定

根據(jù)路譜裁剪結(jié)果結(jié)合相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制定等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)間如表1所示：

根據(jù)上表分析，原本需要7200km道路試驗(yàn)縮減為38h的等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，該等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)間短，重復(fù)性好，高效合理，同時(shí)受天氣影響較小，成本較低。

4? ? 結(jié)論

采用該試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)得出規(guī)范功率譜作為電磁振動(dòng)臺(tái)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，從電磁振動(dòng)臺(tái)得到的數(shù)據(jù)與道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，可以用電磁振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)來(lái)代替道路試驗(yàn)。本文提出的通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性等效振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法可以滿(mǎn)足日益發(fā)展的通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性鑒定試驗(yàn)的需要，指導(dǎo)通指車(chē)輛上裝設(shè)備可靠性鑒定工作，保證其可靠性水平，適應(yīng)當(dāng)前通指車(chē)輛作戰(zhàn)需要。

參考文獻(xiàn)：

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專(zhuān)家推薦語(yǔ)

秦? ?嶺

武漢理工大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院

車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)? 副教授

本文通過(guò)實(shí)車(chē)多工況道路試驗(yàn)得到真實(shí)路譜，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，制定出相應(yīng)的試驗(yàn)方法?；緩浹a(bǔ)目前國(guó)內(nèi)通指車(chē)上裝設(shè)備的可靠性試驗(yàn)方法不完善以及專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題。該文章內(nèi)容具有一定的創(chuàng)新性。文章結(jié)構(gòu)較為合理，邏輯思路觀(guān)點(diǎn)清晰。