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汽车气制动阀类综合性能检测系统的设计
作者:管理员    发布于:2011-01-26 13:56:25    文字:【】【】【

内容摘要

本测试系统是根据国家相关汽车行业标准,主要针对汽车气制动总阀、继动阀、弹簧制动气室、手阀、调压阀等产品性能进行综合测试的试验设备。测试项目全面,采用计算机控制和机电一体化技术,保证检验的精确性和测试数据的准确性。对各性能测试做了详细的阐述,操作简单快捷。

正文

汽车气制动阀类综合性能检测系统的设计

李飞标,陈永良,郭斌

(中国计量学院,计量测试工程学院,浙江 杭州)

摘要:本测试系统是根据国家相关汽车行业标准,主要针对汽车气制动总阀、继动阀、弹簧制动气室、手阀、调压阀等产品性能进行综合测试的试验设备。测试项目全面,采用计算机控制和机电一体化技术,保证检验的精确性和测试数据的准确性。对各性能测试做了详细的阐述,操作简单快捷。

关键词:气制动阀;综合性能;计算机控制;机电一体化

The design of synthesis performance test system for Automobile Gas Brake Valves

Abstract:This test system is base on automobile industry standard relation to country, mostly process synthesis performance for experimentation equipment of automobile gas brake valves、afterwards move valves、spring brake gas room、hand valve、melody press valve product performance and so on. Testing item are complete, adopting Computer control and Mechatronics technology, guarantee the accuracy of tese and veracity of test data. It expatiates particularly for the all performance test, which can be manipulated briefly and shortly.

Key words:Gas Brake Valve; Synthesis performance; Computer control; Mechatronics

1 概述

随着汽车产销量和社会保有量的增加,汽车交通事故已经成为一大社会公害问题。据统计汽车交通事故的40%与汽车制动性能有关。卡车、汽车、列车和大中型客车等商用汽车,其制动系统多采用气压制动,为保证其制动稳定性,消除前后制动器制动的时间差,合理布置气制动系统的制动管路和优选制动系统的相关部件及总成是非常重要的[1]。据不完全统计,2000年我国由于制动失效或制动不良导致的交通事故有12296起(约占事故总数的2%),伤亡人数9703人,造成经济损失达7800万元。为了降低事故发生率,减少经济损失,就必须要求制动系统工作绝对可靠。特别是那些易造成特大、重大事故的中等吨位以上的货车,由于我国目前大多数尚未安装ABS,更应加强对制动阀类零件的出厂检测,以保证其工作可靠[2]。为此,研制一种气制动阀类综合性能检测台架试验装置是必要的。该台架可以测试气制动系统各部件性能状况和气制动系统各部件密封状况等,并能测试各部件的制动及解除制动的灵敏性能,提供模拟整车制动系统数据。采用计算机控制技术和机电一体化技术,保证了检验的精确性和测试数据的准确性,提高了效率及质量。

2 系统设计原理

整个测试台架可以分为两大块内容,气制动系统各部件性能和密封测试部分。

2.1 气制动系统各部件性能测试

在气制动系统各部件性能测试部分中,可以完成对制动总阀、继动阀、弹簧缸等制动系统的性能的测试。

在制动总阀测试系统中,我们采用步进电机伺服进给制动与气动加载制动相结合的方法,实现了由制动加载模拟机构仿真控制的实车缓慢制动与紧急制动状态的测试模式。

在测试过程中,可以从伺服电机驱动、气缸高速驱动、二种制动方式中任选一种制动方式,来驱动制动总阀,同时进行实时的数据采集,从而形成制动总阀性能曲线。

2.2 气制动系统各部件密封测试

在气制动系统各部件密封测试中,我们可以完成对制动总阀、弹簧缸、继动阀等性能的测试。

在性能测试基础上,我们通过关闭气制动系统各部件的控制气压,使其在一定的时间内保持稳定气压,获得各部件输出气压在其时间内的下降值,从而达到气制动系统各部件密封状况。

3 系统总体设计

3.1 系统简介

本测试台架是根据国家相关汽车行业标准,主要针对汽车气压制动系统和其他核心部件性能的综合测试系统。测试产品涵盖气制动总阀、弹簧缸、手阀、继动阀等汽车气压制动系统部件。整个测试系统由工业控制计算机控制,采用中断与DMA方式进行数据采集,保证了数据的实时性和准确性。系统相应位置配有气压传感器、力传感器、位移传感器等纪录测试过程各个部位的信号。伺服电机配减速器带动滚珠丝杠,实现制动阀、弹簧缸直线驱动与加载模拟,加载速度可以通过软件设置,实现无级调速。气缸快速推进机构实现急刹车动特性的加载模拟。系统设计采用日本SMC快速连接器,实现气压传感器与系统的连接,极大的提高了系统的灵活性与可扩展性。测试过程中,纪录相应测试信号,可以显示相关制动部件的曲线关系。

3.2 系统总体设计

系统主要由微机控制系统、气动控制系统和机械传动系统组成。测试台结构为分体组合式,由主控台、气动控制柜和工装夹具构成,方便维护。Pentium4级工业控制机:防尘、防电磁干扰,可靠性高,能在工业现场环境条件下稳定工作。高速、高精度数据采集板,集成了A/D、D/A、DIO、Timer/Counter等功能,满足系统动、静特性的测试要求。控制用电磁阀选用进口高寿命电磁阀,密封用电磁阀采用日本SMC、CKD元件,符合[日]零泄漏标准。试验台架采用喷塑防腐处理,台面板为铝合金型材,辅有各种夹具及驱动传动机构等实现工件的装夹定位与加载模拟。

3.3 系统图形

系统结构和面板分别如下两图:

面板示意图

4.试验项目及测试方法

系统配有力传感器、气压传感器等,可以实现以下性能测试:

4.1 总阀测试

驱动装置由伺服电机、精密伺服减速器、滚珠丝杠和快速气缸构成,伺服电机实现总阀静特性测试的实现,快速气缸实现紧急制动的加载。

制动阀驱动加载机构如图所示:

1.步进/步进电机 2.精密减速器 3.加载气缸 4.力传感器 

5.滚珠丝杠 6.输入力推杆 7.被测总阀

制动总阀驱动加载机构简图

静特性和动特性测试

接通气源,调节压力至制动总阀的额定输入气压。计算机根据设定的加载速度控制伺服电机,通过传动机构缓慢推动推杆,使挺杆位移由零逐渐增至最大。记录伺服电机每个脉冲时输入、输出压力传感器的气压值,通过计算机实时显示输出气压与推杆行程、驱动力关系曲线,推杆行程与推杆力关系曲线。

4.2 继动阀测试

系统配有气压传感器、电气比例阀。通过计算机对电气比例阀进行无级压力控制,实现继动阀的输入气压的供给,实现继动阀的输入输出特性曲线测试。还可以测试输出气压与总阀位移关系;紧急制动时输出气压与时间关系等。

4.3 弹簧缸、制动气室测试

系统配有气压传感器、电气比例阀、弹簧负载装置。弹簧负载装置由步进电机、减速器、运动控制卡、滚珠丝杠等构成。通过计算机对电气比例阀进行无级压力控制,实现弹簧缸的输入气压的供给,通过运动控制卡控制步进电机前进与后退,实现弹簧制动气室的弹簧腔与气室腔的性能测试。

4.4 手阀性能测试

系统配有气压传感器、角位移传感器,可以测试手阀输出气压与手阀角度的关系曲线。

4.5 调压阀性能测试

系统配有气压传感器、电气比例阀。通过计算机对电气比例阀进行无级压力控制,实现继动阀的输入气压的供给,实现继动阀的输入输出特性曲线测试。还可以测试输出气压与总阀位移关系;紧急制动时输出气压与时间关系等。

5 结束语

该性能检测台控制系统基于工业PC,曲线实时显示,参数设置灵活,高度自动化,适用于产品性能与质量检测以及试验室产品开发;进行单个制动阀类部件的性能的全面测试,显示各阀的工作特性及其曲线;测试系统配液晶显示、彩色打印机,实现控制、参数设置、结果显示,并数据保存、查询、打印。设备运行稳定可靠,符合有关环保的要求;核心元器件选用进口元件,采用日本SMC、CKD的气动产品,从硬件上保证了系统的可靠性;电器部分具有良好的电磁屏蔽、光电隔离功能和可靠的安全防护措施;系统具有故障自检、过载保护、超压报警功能。

参考文献

[1] 马 冰,徐中明,张志飞,黄义,肖盛云。一种用于气压制动系统的检测试验台,重庆大学学报(自然科学版),2005(11):12—14

2.李奎,关强,赵中煜。汽车气制动阀类计算机辅助性能测试,标准与检测,2003(10):36—38

 
脚注信息
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