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乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)標(biāo)定臺的應(yīng)用

2018-02-27 13:58:31·  來源：AI《汽車制造業(yè)》  
　
乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)是美國聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)（Federal Motor Vehicle SafetyStandard，F(xiàn)MVSS）的第226條法規(guī)規(guī)定的一項(xiàng)重要內(nèi)容，該試驗(yàn)用于評估車輛在發(fā)生側(cè)碰或側(cè)翻的情況下，乘員從側(cè)窗彈出的危險(xiǎn)性研究，是一項(xiàng)從零部件層級考慮車輛安全性能的被動安全試驗(yàn)。 FMVSS第226條法規(guī)中對乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)使用的碰撞器
乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)是美國聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)（Federal Motor Vehicle Safety Standard，F(xiàn)MVSS）的第226條法規(guī)規(guī)定的一項(xiàng)重要內(nèi)容，該試驗(yàn)用于評估車輛在發(fā)生側(cè)碰或側(cè)翻的情況下，乘員從側(cè)窗彈出的危險(xiǎn)性研究，是一項(xiàng)從零部件層級考慮車輛安全性能的被動安全試驗(yàn)。 FMVSS第226條法規(guī)中對乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)使用的碰撞器有一定要求，對其性能參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，因此，在進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)前需要對其碰撞器進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，以確保試驗(yàn)結(jié)果的有效性。
 
美國聯(lián)邦法規(guī)FMVSS226中規(guī)定了乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)有兩種試驗(yàn)工況：一種是在側(cè)氣簾點(diǎn)爆6 s后，碰撞器頭型表面與氣簾接觸以16 km/h的速度發(fā)生碰撞；另一種則是在側(cè)氣簾點(diǎn)爆1.5 s后，碰撞器頭型表面以20 km/h的速度與氣簾接觸發(fā)生碰撞。模擬試驗(yàn)中所使用的碰撞器總質(zhì)量為18±0.05 kg，包括無特征頭型和與之剛性連接的運(yùn)動部件兩部分，相當(dāng)于人的頭部和肩部的質(zhì)量總和。按照FMVSS226法規(guī)規(guī)定，需要通過對碰撞器的靜載荷撓度和動態(tài)摩擦系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，規(guī)定碰撞器的靜載荷撓度不可超過20 mm，動態(tài)摩擦系數(shù)μk不大于0.25。

結(jié)構(gòu)組成及工作原理
 
在FMVSS226法規(guī)中規(guī)定乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)碰撞器每年均需要標(biāo)定1次，發(fā)生如下兩種情況中的任意一種均需要立即對碰撞器重新進(jìn)行標(biāo)定：一是進(jìn)行乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)失??；二是完成5個車輛的模擬試驗(yàn)。
 
1. 標(biāo)定試驗(yàn)臺的組成結(jié)構(gòu)
圖1  乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)碰撞器標(biāo)定試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)
 
該標(biāo)定臺主要包括可調(diào)節(jié)式操作臺、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和采集系統(tǒng)四個部分（見圖1）?？烧{(diào)節(jié)升降式操作臺包括液壓油缸、踏板及操作平臺，用于根據(jù)實(shí)際所需高度調(diào)節(jié)標(biāo)定試驗(yàn)臺的位置；控制系統(tǒng)主要包括控制器和電動機(jī)，用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)并調(diào)節(jié)所需的速率；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠、導(dǎo)軌、滑移塊及螺旋桿，其中，由電動機(jī)驅(qū)動傳動裝置帶動滑移裝置滑動，滑移裝置與螺旋桿相連接，從而控制螺旋桿的移動速度；采集系統(tǒng)包括控制單元頭（力學(xué)傳感器）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（數(shù)采系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理部分，通過對控制單元頭的數(shù)據(jù)信號的采集，將所需要的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為可視工程曲線，以便對結(jié)果進(jìn)行解讀和分析）。
 
2. 標(biāo)定試驗(yàn)臺的工作原理
圖2  乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)碰撞器標(biāo)定試驗(yàn)臺的工作原理
 
乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)標(biāo)定臺是由電動機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠帶動滑移塊沿著導(dǎo)軌以一定速率推動碰撞器，滑移塊與力學(xué)傳感器分別通過螺旋桿相互連接，導(dǎo)軌與可調(diào)節(jié)升降式操作臺之間硬性連接。其工作原理是通過可調(diào)節(jié)升降式操作臺根據(jù)碰撞器的高度進(jìn)行位置調(diào)整，將螺旋桿的最前端與碰撞器的幾何中心位置對齊并接觸，確認(rèn)測試位置后，控制單元數(shù)據(jù)初始化，再以50±13?mm/s的固定速率通過與力學(xué)傳感器連接的螺旋桿推動碰撞器，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對力傳感器信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理分析，完成一輪試驗(yàn)后控制單元以一定速率控制滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)帶動滑移塊使螺旋桿復(fù)位并釋放力值，循環(huán)測試（見圖2）。
 
動態(tài)摩擦系數(shù)的標(biāo)定步驟和測試數(shù)據(jù)處理及評價
圖3 動態(tài)摩擦系數(shù)標(biāo)定
 
乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)標(biāo)定臺用于標(biāo)定碰撞器四個方向的動態(tài)摩擦系數(shù)（見圖3）。
 
從頭型外表面到頭型與氣簾的接觸面的距離需大于400?mm的任意位置開始，在距離碰撞頭型背板5?mm之內(nèi)通過剛性連接加載（100±0.5）??kg的重量。利用標(biāo)定試驗(yàn)臺螺旋推進(jìn)桿以（50±13）??mm/s的速度勻速推動碰撞頭型向后移動大于200?mm為止，同時，通過數(shù)采系統(tǒng)采集力傳感器數(shù)據(jù)，需要以大于100?Hz的頻率記錄碰撞頭型運(yùn)動過程中所受的推力。用上述方法連續(xù)采集5次頭型受力時程曲線，計(jì)算其平均力值F。采集過程中應(yīng)注意，由于頭型在運(yùn)動的前25?mm的過程中，力值加載不穩(wěn)定，故應(yīng)在采集過程中排除相應(yīng)力值數(shù)據(jù)。通過下列公式，可計(jì)算出碰撞頭型的動態(tài)摩擦系數(shù)μk：
式中，F(xiàn)是平均摩擦力值；m1是碰撞器質(zhì)量；m2是頭型加載重物的總質(zhì)量。若μk值不超過0.25，則表示碰撞器在該工況下通過標(biāo)定。
車輛在發(fā)生側(cè)面碰撞或者側(cè)翻的情況下，乘員頭部從側(cè)窗彈出的姿勢不盡相同。在法規(guī)FMSS226中規(guī)定，模擬試驗(yàn)中應(yīng)對碰撞頭型繞其Y軸每旋轉(zhuǎn)90°方向均進(jìn)行標(biāo)定，當(dāng)碰撞頭型各角度的動態(tài)摩擦系數(shù)μ均不超過0.25時，則可判定該碰撞器驗(yàn)證通過可進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)。
 
結(jié)論
本文闡述了乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)標(biāo)定臺的原理及其在應(yīng)用中評估的方法，該標(biāo)定試驗(yàn)臺能夠評估乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)碰撞器的精度可靠性，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了重要保障，為車輛被動安全的性能開發(fā)提供有效數(shù)據(jù)和重要依據(jù)。該標(biāo)定試驗(yàn)臺具有如下特點(diǎn)：
1）該標(biāo)定試驗(yàn)臺解決了乘員側(cè)面彈出模擬試驗(yàn)碰撞器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域的空白。
2）通過標(biāo)定試驗(yàn)臺對碰撞器的驗(yàn)證，提高了試驗(yàn)精度的可靠性和使用穩(wěn)定性。
3）成本低，通用性好，性能可靠便于安裝和推廣。
4）該標(biāo)定試驗(yàn)臺可實(shí)現(xiàn)不同檢測環(huán)境的需求，針對不同車型實(shí)現(xiàn)對任意符合法規(guī)要求的碰撞器進(jìn)行標(biāo)定，可根據(jù)碰撞器的不同方向、不同型面以及不同高度做出調(diào)整。
5）結(jié)合其他使用提高參考，展示新的夾具模式，開拓新的思路，同時改造方便，模塊化制造，便于其他試驗(yàn)通用。    
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