【标准解读】GBT 14172-2021《汽车、挂车及汽车列车静侧倾稳定性台架试验方法》
1修订背景
在强制性国家标准GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》中对各类车辆的侧倾稳定性做了明确规定,试验方法依据GB/T 14172-2009《汽车静侧翻稳定性台架试验方法》,该标准在实施过程中存在以下主要问题:
1、标准与国内外相关标准内容存在不协调的地方,主要是不同的标准对挡块高度的规定不统一,而挡块高度不仅会导致试验结果不统一,还会影响试验安全;
2、由于汽车悬架结构的多样化发展,现有标准对相关内容规定不够具体,试验方法需要进一步明确和细化;
3、现有标准中对侧倾试验台形位公差的规定与相关引用标准不协调;
4、GB 7258规定了的挂车侧翻稳定性限值,但目前没有针对挂车的具体试验方法标准,需将挂车及汽车列车的试验方法引入并做具体规定。
2标准内容解读
标准实施日期:2022年3月1日
1、范围
本文件规定了汽车、挂车及汽车列车静侧倾稳定性台架试验的术语和定义、试验设备、试验条件、试验方法和试验记录。本文件适用于汽车、挂车及汽车列车,其他车辆可参照执行。
【条文理解】
本章规定标准的适用范围,适用的界限。GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》中对各类车辆的侧倾稳定性都提出了明确规定,包括挂车及汽车列车,交通部标准JT/T 1178.2-2019针对牵引车及挂车的侧倾稳定性明确提出需在列车状态进行试验,而GB/T 14172-2009仅适用于汽车,因此为了协调GB/T 14172标准与GB 7258-2017、JT/T 1178.2-2019、GB13094等限值标准之间的关系,更好地为GB 7258-2017等标准提供技术支持,本标准适用范围扩大到汽车、挂车及汽车列车。对于汽车、挂车及汽车列车以外的车型(如拖拉机、低速货车等)可参照执行。需要特别指出的是:理论上来说,该标准作为方法标准适用于各种汽车、挂车及汽车列车,但对于罐式汽车及挂车有专门的标准GB 28373-2012《N类和O类罐式车辆侧倾稳定性》,该标准既包括限值要求也包括试验方法且为强制性国家标准,在实施中如未发布新的相关文件做特别说明,罐式车辆的侧倾稳定性还是应该按照GB 28373-2012执行。
2、规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件。
GB/T 1184—1996 形状和位置公差未注公差值
GB/T 3730.1 汽车和挂车类型的术语和定义
【条文理解】
本标准中引用的未带年代号的标准最新版本为:GB/T 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义※目前GB/T 3730.1-2001修订已进入报批阶段,实施中应注意标准最新版本的变化,具体执行时,应注意所引用文件的实施日期和适用范围,以保证本标准与所引用文件的相关要求协调一致。
3、术语和定义
GB/T 3730.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 静侧倾稳定性 static roll stability
车辆在静态条件下受到侧向力时其本身所固有的抗侧倾能力。
3.2 侧倾角 roll angle
车辆随侧倾试验台侧倾,车辆轮胎支承平面与水平面的夹角。
3.3 最大侧倾稳定角 maximum stable roll angle
车辆举升一侧全部轮胎支承平面法向反力至零时的侧倾角。注:对于乘用车列车及货车列车,取牵引车和挂车中任一单元一侧全部轮胎支承平面法向反力至零时的侧倾角。最大侧倾 稳定角通常用来评价车辆的静侧倾稳定性。
3.4 侧倾稳定角 stable roll angle
车辆达到最大侧倾稳定角之前的任意侧倾角。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比,本标准考虑标准术语应与GB 7258内容相统一,避免理解歧义,故将原标准术语中涉及的“侧翻”统一修改为“侧倾”;另外根据标准内容的变化增加了术语“侧倾稳定角”。使用中应注意“侧倾角”、“侧倾稳定角”以及“最大侧倾稳定角”相互之间的关系:“侧倾角”只是代表车辆随侧倾试验台侧倾时车辆轮胎支承平面与水平面的夹角角度,而“侧倾稳定角”以及“最大侧倾稳定角”同时表征了车辆在相应侧倾角度时的稳定状态,在数量上,“侧倾角”及“侧倾稳定角”有无限多个,“最大侧倾稳定角”只有1个,在数值上“最大侧倾稳定 角”≥“侧倾稳定角”。
4、试验设备
4.1 测量仪器
测量仪器要求见表1。
表1 测量仪器要求
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比,增加了胎压测量仪及风速仪的精度要求,主要考虑在试验条件中有轮胎充气压力以及风速要求,因此相应增加了相应测量仪误差规定。实际使用中应注意:为了增加标准的可操作性在试验条件中对轮胎充气压力要求为制造商规定的冷态充气压力规定值,而没有规定对应的公差要求,轮胎充气时应将胎压调整至胎压测量仪上的指示值与制造商的规定值一致。
4.2 侧倾试验台
4.2.1试验台面的最大倾斜角应能满足被测车辆静侧倾稳定性要求。试验台面的倾斜角应能在零度与最大侧倾角之间连续调节,并能在任意角度固定。
4.2.2试验台最大下降速度(匀速)应不大于27°/min,最小上升速度(匀速)应不大于3°/min。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比,将最小上升速度(匀速)要求修改为应不大于3°/min,参考了ISO 16333-2011中的内容,主要考虑速度越低,车辆接近侧倾极限状态时越接近于“静态”,台面对车轮所产生的的“追逐”效应越小,既有利于提高测量结果的准确度也利于试验安全。本条款是对试验台试验能力的要求,从和结果准确度和试验安全的角度而言,上升及下降速度越低越好。但在实际使用过程应注意:试验台通常被设计成具备速度可调节功能,因此在试验时为了提高试验效率,当侧翻台侧倾角度离试验车辆侧倾极限较远时,可以采取较大的上升或下降速度,这样既能保证测量结果的准确性和试验安全,又能提高工作效率。
4.2.3试验台面的侧向附着系数应不低于0.7。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比,本标准将台面的侧向附着系数由“不低于0.85”修改为“不低于0.7”,主要考虑针对台面侧向附着系数要求的主要作用是防止试验过程中车辆发生侧滑,对侧倾稳定性的测量结果不会产生明显影响。降低该要求有利于各型试验台都能满足标准要求。实际使用过程中应对该指标要求采取合适的方法进行确认,推荐采用附着系数测定仪进行定期检测。
4.2.4试验台面平面度不低于GB/T 1184—1996附录B中表B.1规定的公差等级12级,试验台面纵轴线与转动中心线的平行度不低于GB/T 1184—1996附录B中表B.3规定的公差等级12级。
【条文理解】
试验台面平面度以及试验台面纵轴线与转动中心线的平行度对车辆最大侧倾稳定角的测量结果都有直接影响,实际使用过程中应根据台面尺寸结合GB/T1184中的具体规定确定相应的平面度及平行度限值并通过适当的方法予以确认,通常在设备安装调试验收时进行,实际使用过程中可根据台面变形及销轴磨损情况不定期进行相关核查。
4.3 防侧滑挡块
为防止试验时车辆发生侧滑,可在侧倾试验台上安装防侧滑挡块。防侧滑挡块高度设置尽可能降低对试验结果的影响,挡块高度应不大于车辆侧倾前轮胎接地平面与轮辋下缘之间距离的2/3和60mm中的较大值,挡块长度应 不小于500 mm,挡块与轮胎接触侧顶端圆角半径不小于10 mm。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比:
对防侧滑挡块的高度进行了修订,对长度及圆角半径提出了更具体的要求。
GB/T 14172-2009规定的挡块高度≤30mm,而2001/85/EC、ISO 16333-2011以及国标GB13094规定的挡块高度应小于或等于侧倾前轮胎平面和轮辋之间距离的2/3,理论上来说,挡块高度越大,测得的汽车静侧翻稳定角越大。从 挡块对试验结果的影响角度来看,挡块高度应越小越好,但挡块高度过低,试验时轮胎在大的侧向力作用下变形严重容易滑过挡块造成安全事故。
实际使用中在保证防止侧滑并试验安全的前提下,推荐尽量使用高度较低的挡块,以提高检测结果精度。
4.4 防侧翻安全设备
试验时应配置防止车辆发生倾翻事故的专用安全设备,安全设备对车辆的约束力在车辆到达侧翻临界状态前均应为零。
【条文理解】
车辆最大静侧倾稳定性试验具备一定的危险性,安全措施不到位可能导致侧翻安全事故,造成车辆、设备损坏,因此进行该项试验时一定要特别检查安全措施是否到位,另外需要特别指出的是,在进行安全防护的时候也要保证 在车辆达到侧倾极限状态之前安全防护装置不得对车辆产生支撑或牵引作用,否则试验结果无效。试验过程中符合标准要求的防侧滑挡块所产生的防侧滑作用力不计作安全设备对车辆的约束力。
5、试验条件
5.1 车辆条件
5.1.1轮胎
在试验载荷状态下,试验车辆的轮胎冷态充气压力应符合车辆制造商的规定。
【条文理解】
参照4.1的相关说明。
5.1.2装载
应根据测量需求确定车辆的载荷状态(无特殊要求时按整备质量状态)。当车辆需装载模拟载荷时,所有载荷应固定可靠,同时应保证车辆轴(轮)荷分配及质心高度与测量需求一致,或与实际行驶状态一致。为防止燃料、润滑油、冷却液泄漏,可采用堵塞或等质量代换的办法。
【条文理解】
本条款中所提及测量需求包括企业需求、行业主管部门需求以及相关标准要求等多个方面,本标准对车辆的载荷状态未做统一规定,实际检测时根据具体试验目的及相关要求确定,仅对需要装载时的载荷安装固定及质心高度位 置提出了相应要求。
5.1.3车辆准备
车辆各总成、部件及附属装备(包括随车工具与备胎)应按制造商规定装备齐全,并安装在规定位置。对于位置可调整的总成或部件(如提升轴、可调式空气悬架),应将其调整至与载荷相适应的状态。试验时车辆悬架应处于正常工作时的位置和压力状态,对于具有相对快速响应特性的自调节悬架,试验时允许对调节系统供电使其处于工作状态,其他高度可调节悬架,高度调节功能应处于关闭状态。
【条文理解】
本条款的出发点在于车辆试验状态与行驶状态尽可能保持一致,从而可以通过静态试验结果比较客观地反映出车辆在动态行驶中的抗侧倾性能,对于具有相对快速响应特性的自调节悬架,试验时允许对调节系统供电使其处于工作状态,亦是出于上述考虑,在实际使用过程中应注意与汽车制造商沟通确定试验车辆悬架是否具备快速响应特性,可结合动态行驶过程中的调节控制情况进行判定,其典型特征是车辆在高速行驶状态时能自动快速调节悬架升 降。
5.2 环境条件
室外试验时,环境风速应不大于5m/s,侧向风速应不大于3m/s。
【条文理解】
本条款名义上是针对侧翻试验台位于室外时的风速要求,其潜在含义是默认室内试验台环境风速基本为零而不予考虑,实际使用过程中应注意室内试验台如果存在对开大门或其他情况导致室内风速较大时亦应对环境风速进行监控且不得超出室外风速限值要求。
5.3 针对挂车的特殊要求
5.3.1 半挂车
半挂车测量应与牵引车或牵引车模拟装置组合的形式进行,牵引车模拟装置应具备与实际牵引车相近的结构特性。
牵引车(或牵引车模拟装置)的牵引座结构及高度应与半挂车相匹配。
牵引车(或牵引车模拟装置)的牵引座在侧倾试验过程中应仅对半挂车提供支撑和横向限位作用,将半挂车一侧全部轮胎支承平面法向反力至零时的侧倾角记做半挂车的测量结果。如不具备该条件,亦可使用最大侧倾稳定角≤38°的牵引车(或牵引车模拟装置)组合进行试验,并以汽车列车的测量结果作为半挂车的测量结果。
注:牵引车模拟装置是模拟牵引车鞍座与挂车连接状态的支撑装置,具备车轴、轮胎、悬架、鞍座结构等的装置。
【条文理解】
1、由于半挂车只有跟牵引车匹配才能正常行驶,其自身最大侧倾稳定角也无法在没有牵引车辆时单独测量,因此规定了相应测量需在列车状态(与牵引车或牵引车模拟装置组合的形式)进行,但列车状态的最大侧倾稳定角与牵引车及挂车各自的最大侧倾稳定角各不相同(三者相等时除外),牵引车与挂车通过鞍座及牵引销传递作用力而互 相影响对方的侧倾状态,为了测量出挂车自身的最大侧倾稳定角,标准给出了两种方案:一是测量时通过对牵引车或模拟装置的特殊改装使得牵引车(或牵引车模拟装置)的牵引座在侧倾试验过程中应仅对半挂车提供支撑和横向 限位作用,仅观测半挂车的侧倾状态从而得出半挂车的最大侧倾稳定角;第二种方案是测出列车状态的最大侧倾稳定角并将此结果作为半挂车的最大侧倾稳定角,按这种方案进行试验时,为了避免带来过大的测量误差,对所使用 的牵引车(或牵引车模拟装置)提出了一定的限制要求:最大侧倾稳定角≤38°。
2、标准中的“牵引座结构及高度应与半挂车相匹配”可按以下原则进行判定:“可以装得上”、“能够支得住”、“保证停得平”。
3、牵引车模拟装置实物可参考下图。
5.3.2 牵引杆挂车及中置轴挂车
应采用牵引车、牵引车模拟装置或其他支撑装置辅助进行试验,牵引车、牵引车模拟装置或其他支撑装置上所用连接装置的结构及高度应与被测挂车相匹配。试验中所用牵引车、牵引车模拟装置或者支撑装置应仅对挂车提供支撑和横向限位作用。
【条文理解】
牵引杆挂车及中置轴挂车在结构上与半挂车近似,但由于牵引杆挂车及中置轴挂车与牵引车辆之间传递侧向扭矩及垂向载荷较小,不宜采取类似于5.3.1中的第二种方案:以列车结果作为挂车结果的方式;标准中规定的方案与5.3.1中的方案一基本相同,可参照相关说明。
6、试验方法
6.1最大侧倾稳定角测定
6.1.1测定车辆向左侧倾时的最大侧倾稳定角
6.1.1.1将车辆置于侧倾试验台上,轮胎处于直线行驶状态,车辆的纵向对称平面与试验台面转动中心线平行。
6.1.1.2实施驻车制动,变速器处空挡位置(适用时),差速锁处非作用状态,安装防侧滑挡块及防侧翻安全设备。
6.1.1.3启动试验台,使车辆随试验台以适当的速度向左倾斜(当侧倾角度接近车辆侧倾极限时,上升速度不得高于3°/min),监测右侧轮荷,至车辆右侧所有轮胎支承平面法向反力为零时止(如果没有轮荷测量装置,试验到右侧 所有轮胎脱离试验台面时为止,对于乘用车列车及货车列车,只要牵引车和挂车二者之一的右侧全部轮胎满足该条件时即止)。此时试验台的侧倾角度即为车辆向左侧倾时的最大侧倾稳定角。
6.1.1.4控制试验台下降,使试验台面倾斜角恢复为0°。
6.1.1.5将车辆驶离侧倾试验台后再按
6.1.1.1要求重新停放。
6.1.1.6重复6.1.1.1~6.1.1.5规定内容,试验共进行三次。
6.1.1.7如三次测量值的最大差值超过0.6°,应增加试验次数,至连续三次测量值的最大差值不超过0.6°时止,并以最后三次测量值为准。
6.1.2测定车辆向右侧倾时的最大侧倾稳定角重复进行6.1.1中各试验步骤,测量车辆向右侧倾时的最大侧倾稳定角。
6.1.3数据处理分别计算车辆向左和向右三次测量结果的算术平均值(取值到十分位)作为车辆向左和向右的最大侧倾稳定角,并取左右最大侧倾稳定角中的较小值作为车辆最大侧倾稳定角。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比:
1、增加了变速器处空挡位置(适用时),差速锁处非作用状态的相关要求,内容参照ISO 16333-2011。
2、将原上升速度控制要求中的“从20°以后”改为定性要求,主要考虑不同车型最大侧倾稳定角差异很大,统一规定不利于实际操作,影响工作效率。
3、增加了对于乘用车列车及货车列车试验的特殊说明,根据最大侧倾稳定角的定义,这类列车试验时只要牵引车和挂车二者之一的一侧全部轮胎法向反力为零即为侧倾稳定角,不需侧倾至列车一侧全部车轮法向反力为零。
4、增加了重复试验时“将车辆驶离侧倾试验台并低速行驶大约5分钟后再重新停放”的要求。内容参照ECE R111制定,目的是为了使每次试验时车辆悬架回复至中性侧倾状态并降低“弹性迟滞”现象对试验结果的影响。
5、修改了重复测量误差限值要求,将相对误差要求改为绝对误差要求,便于操作,限值的制定结合实际测量时的误差统计并参照ISO 16333-2011的相关规定确定。ISO 16333-2011规定良好的重复性测量TTR两次测量误差不超过0.005,换算成角度近似为0.3°,以此为参考,进行三次重复测量则最大差值即不应超过0.6°,这与我们日常重复测量试验的统计结果亦相近,因此规定同侧三次重复测量最大差值不应超过0.6°,否则应重新测试。
6.2指定侧倾稳定角θ的试验
6.2.1车辆向左侧倾时的侧倾稳定角判定试验
6.2.1.1按照6.1.1的规定进行试验,车辆随试验台向左倾斜至θ值时停止(如在θ值前达到侧翻临界状态应停止),试验重复进行三次。
6.2.1.2如果车辆三次试验均未达到侧翻临界状态,则判定θ是车辆向左侧倾时的侧倾稳定角,如果三次试验中有一次达到了侧翻临界状态,则须按照6.1的方法测量最大侧倾稳定角。
6.2.1.3应车辆制造商要求,可只进行一次测量,在此种情况下,试验时操纵试验台使车辆随试验台倾斜的角度应达到θ+0.3°时止。如果车辆在θ+0.3°之前未达到侧翻临界状态,则判定θ是车辆向左侧倾时的侧倾稳定角。
6.2.2车辆向右侧倾时的侧倾稳定角判定试验重复进行6.2.1中各试验步骤,判定车辆向右侧倾时的侧倾稳定角。
6.2.3结果判定根据6.2.1~6.2.2的试验结果,如果某一角度θ是车辆向左(或右)侧倾时的侧倾稳定角,则可判定车辆向左(或右)侧倾时的最大侧倾稳定角不小于θ。
【条文理解】
与GB/T 14172-2009相比:
“6.2 侧倾稳定角测定”部分为新增内容,该部分内容结合当前我国汽车产品公告及交通部达标车型管理等法规检测要求确定,由于国家相关法律法规只是要求车辆的最大侧倾稳定角达到一定限值,并不要求测量出车辆的最大侧倾稳定角具体 值,而通常情况下“6.1 最大侧倾稳定角测定”劳动强度大且存在一定的危险性,在达到检测目的的前提下,仅检测侧倾稳定角是否达到标准限值要求可有效降低劳动强度和安全风险。值得说明的是在进行侧倾稳定角的判定测量时,应车辆制造商要求可只进行一次测量,考虑重复测量存在误差,为了确保一次测量结果满足要求的车辆不因测量误差导致实际车辆可能存在不符合标准的风险,在标准中规定测量按θ+0.3(度)进行试验,其中0.3°值的确定参见6.1 中说明。
在实际进行公告、3C及营运车辆达标相关检测过程中,通常可先采用每个方向一次测量的方式进行检测,如发现接近侧倾极限再增加次数按3次测量方式进行,可有效缩短检测时间。
7、试验记录
7.1试验记录的填写见附录A。
7.2试验记录应包含最大侧倾稳定角测定试验和/或侧倾稳定角判定试验的结果。
附录A(资料性)
试验记录略
【条文理解】
实际使用中具体格式可自行制定,但附录A中所列内容不应缺少。
通过“侧倾稳定角判定试验”得到的判定结果“最大侧倾稳定角:≥θ”可以直接作为检测结果体现在报告中。