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制动主缸总成综合性能测试系统的研制
作者:管理员    发布于:2013-12-06 18:24:47    文字:【】【】【

   汽车在制动过程中,为提高制动效果、制动的安全性、制动的平稳性及其舒适性,以及降低驾驶人员的操作强度,现代汽车制动系统广泛采用伺服助力式液压制动,即真空助力器-制动主缸总成。真空助力器-制动主缸总成是汽车制动系统的一个重要组成部件,是利用发动机空气进气岐管形成的真空与外部大气压力的压差,借助于膜片式活塞将制动力放大,推动串列双腔制动主缸输出液压力,经制动力调节元件-比例阀,推动制动轮缸即制动分泵进行制动。因此其质量、性能直接影响汽车在制动过程中的安全性、可靠性。真空助力器和制动主缸在组装成总成之前分别经过了相应的密封性、性能检测。为使行车安全和确保总成的出厂质量,仍需按有关标准检测助力器-制动主缸总成的主要性能。
    1 真空助力器-制动主缸总成主要测试项目

    依据国家专业标准真空助力器及制动主缸技术条件,真空助力器-制动主缸基本性能包括:密封性、空行程、反应时间、释放时间、输人-输出特性、静强度、常温性能、高低温性能、振动耐久性、耐腐蚀性及耐压性能等。本试验装置的制作为生产车间所用,主要以密封性、输人-输出特性、释放时间为测试内容。

    1.1密封性

    助力器在非工作状态,即常压室温真空度达到-66.7±3.3 kPa,且其推杆在原始位置、推杆没有输人力时,切断真空源,系统稳定后,检测15s时的真空下降值不大于3.3 kPa及制动主缸输出油压的下降值不大于0.2 MPa;在工作状态分二种情况进行检测,即最大助力点以下密封性和最大助力点以上密封性。最大助力点以下密封性即常压室温真空度达到66.7±3.3 kPa,且其推杆在26.95 -30.8 mm(全行程38.5 mm的70%-80%)、推杆的输人力为750-1 050 N(最大助力点输人力1 500 N的50%-70%)时,切断真空源,系统稳定后,检测15s时的真空下降值不大于3.3 kPa及制动主缸输出油压的下降值不大于0.2 MPa;最大助力点以上密封性即常压室温真空度达到-66.7±3.3 kPa,且其推杆在26.95-30.8 mm(全行程38.5 mm的70%-80%)、推杆的输人力为1 800-2 250 N最大助力点输人力1500 N的120%-140%)时,切断真空源,系统稳定后,检测15s时的真空下降值不大于3.3 kPa及制动主缸输出油压的下降值不大  于0.2 MPao

    1.2输入-输出特性

    保持真空度为-66.7±3.3 kPa,调整负载,使推杆行程在28.875mm(全行程38.5 mm的75%)以上,在助力器的输入推杆以150~300 N/s的速率连续加载到最大助力点时输出油压的130%以上,测定加载过程中输人力-输出油压必须满足下面三种关系:①当输入力为50±10 N时,制动主缸二腔有输出油压;②输人力为450±10 N时,制动主缸二腔输出油压在4.0±0.5 MPa之间;③输人力为750±10 N时,制动主缸二腔输出油压在7.4±0.5 MPa之间。

    1.3释放时间

    将真空助力器与真空源连接,排尽主缸中的空气,保持真空度为-66.713.3 kPa,调整负载(轮缸),助力器的输入推杆加力使其快速推进,达到18.25-25.025 mm(全行程的50%~65%),输出油压达到12.48~13 MPa(即最大助力点的130%),保持2s,随后迅速解除推杆上的力,测定输出油压降到1.248-1.3 MPa的时间。

    2 测试系统

    依据国家专业标准转化的62EQC-106-2001,62EQC-107-2001真空助力器-制动主缸试验条件、试验方法以及试验装置具体规定,结合目前此类产品测试装置的现状,机电控制技术水平,对多种方案进行了全面分析、比较、评审,最后确定如下方案。

    图1是其测试系统组成。它由真空系统、加力装置、气缸夹紧装置、真空比例阀、输人力传感器、产品制动液回收系统、输出压力传感器等组成。

    助力器-制动主缸总成试验装置为台式框架结构,真空泵、真空罐、二位二通真空电磁阀、气控球阀、真空比例阀、真空传感器安装在工作台的下方;压力传感器、高压气动球阀、油箱、回收制动液箱、气液转换器置于真空元器件后方;步进电机、滚珠丝杆、夹紧装置、输人力传感器、总成支架、制动液回收盘在工作台面上,如图1所示。

    2.1真空系统

    真空系统由真空泵组、二位三通真空电磁阀、真空罐、二位二通真空阀、真空比例阀、真空传感器、真空表及真空管道等组成,为系统提供所需的真空。真空泵经二位三通真空电磁阀接在25 L的真空罐上,真空助力器的常压室接人真空管路。在工件与真空罐之间依次是真空压力表、真空传感器、真空比例阀和二位二通的真空电磁阀。真空压力表为0.4级,范围为-100~0 kPa,直接安装在面板上,主要用于在试验的过程中观察判断计算机显示的真空度数据真实与否。真空传感器和先导真空比例阀均为国际知名品牌,直接与控制系统的端子板连接。前者的使用压力范围是-101~0 kPa,0-5V DC电压式输人,模拟输出,供应电源为直流12~24 V,其线性、稳定性及滞后误差分别为满量程的0.5%,重复精度为满量程的0.3%,测量精度为0.25%。先导真空比例阀使用压力范围也是-101-0 kPa,先导调节压力范围为0.05-0.5 MPa, 0-5 V直流电压式输人,模拟输出,供应电源为直流12~24 V,其线性、稳定性及滞后误差分别为满量程的0.5%,重复精度为满量程的0.3%,测量精度为0.25%,敏感度为0.2%。

    2.2液压排气处理[2]

 

    为了测试产品的真实性能,提高制动效果,试验前务必将工件的主缸、轮缸、压力表及相应连接管道中的空气尽量排尽。气体和液体相比,其密度相对较轻,气液混合,气体向上的原理,我们采用液压系统的正压排气。试验时,工件安装好后,按排气操作按钮,二位三通电磁阀12通电,经减压阀6已调好的0.18 MPa的压缩空气进人制动液箱15。压缩空气迫使制动液顺着已接通的二位二通电磁阀23、高压气动球阀26和27、压力传感器32和33、压力表及制动分泵37和38分别从进油口进人主缸,再分别从出油口出来。通过对制动液显示器43和44的制动液中气泡现象的观察,可判断工件总成中气体是否排除干净。

    2.3加力装置

    加力装置主要由五相混合式步进电机50驱动滚珠丝杆组成的加力器49和弹簧推杆48等组成。力传感器直接与弹簧顶杆相联,测量输人力F,数据经由A/D转换送计算机处理。计算机控制加力装置的启动、前进、后退与停止,并按测试程序控制前进、后退厂的速度,同时也根据程序计算出步进电机的位移量,并将力和位移的相应数据通过显示器显示出来。力传感器0~5 V直流电压式输人,模拟输出,供应直流电源为12~24 V,其线性、稳定性及滞后误差为满量程的0.5%,重复精度为满量程的0.3%,测量精度为0.25%。

    2.4夹紧装置

    试验时,助力器-制动主缸总成通过T型手动M8的螺母安装在支架39上。工件固定在支架39中心、夹紧气缸支架47中心与加力器支架41中心在同一中心线上。各支架都是用T型螺钉与工作台板T型槽固定。这种方式安装、调整、维修方便,同时也可适用于不同规格不同品种的产品的试验测试。

    2.5测试系统[3]

    采用溅射薄膜压力传感器(量程为20 MPa)测量总成的密封性、输入-输出特性、释放时间。传感器固定在进口的液压回路上,随着推杆移动,系统中的压力值显示在屏幕上。在每一要求的状态下,系统都一一进行测试,并将结果一一显示出来。测试释放时间时,在满足的条件下,即保持真空度为-66.7±3.3 kPa,推杆加力使其达到18.25-25.025mm(全行程的50%~65%),输出油压达到12.48~13 MPa(即最大助力点的130%),保持2s。此时二位三通电磁阀13得电,夹紧气缸47夹持弹簧顶杆48,步进电机50急速返回到起点位置。1s后,二位三通电磁阀13失电,夹紧气缸松开弹簧顶杆,弹簧顶杆在弹簧力的作用下快速返回,同时,制动主缸活塞也在工件弹簧作用下快速返程,当输出油压降到1.248~1.3 MPa的时间,即为释放时间。它由屏幕上的时间-压力、曲线显示,亦可用打印机打印(夹紧气缸为国际知名品牌,使用弹簧力在所需的任意位置夹紧圆形物体,通过对夹紧装置加压力来释放夹紧力。在出现供气故障时,仍能保证自动安全的夹紧,即使在负载变化,气压波动和系统泄漏情况下,仍能停止并保持夹紧很长时间。其静态夹持工件力为5 000 N)。

    2.6制动液回收系统

    工件试验完后,主缸内剩有制动液,无论是对现场的文明生产还是对产品的存放搬运乃至产品本身留给用户的外观印象,都不够理想。于是试验完后,必须对主缸内的制动液加以回收。本装置采用真空对其进行回收处理。回收过程:真空二位二通电磁阀36得电,气液转换器31动作,二位二通电磁.阀25、气动高压球阀26和27打开,在负压作用下,制动主缸一中的制动液就得以回收。

    3 计算机控制系统[4]

  控制系统除计算机原有的硬件资源外,还有步进电机驱动电源和驱动板、电源、D/A和A/D转换板、按钮操作面板、各种模板、端子板等组成。模板通过端子板同受控器件及各类传感器、真空比例阀、步进电机等相连。板卡782,pc1785及880分别自备有光电隔离功能,可降低外界干扰。系统亦可根据助力器-制动主缸总成各项密封性能试验要求控制命令实现对测试系统各单元的控制、数据处理、显示特性曲线。若增加打印机的话,各种特性曲线也可以打印。

    4 测试系统的使用效果

    (1)该测试系统仿助力器-制动主缸总成实际工作状况所设计,主要以密封性、输入-输出特性、释放时间为测试内容,但也可以实现总成的真空度、耐压性能、单腔失效等性能的检测,并可生成、显示和打印相应的曲线。

    (2)该测试系统操作简单、测试精度高、检测性能稳定、测试时间符合工艺节拍要求、曲线形成较快。该装置的使用表明试验装置达到了设计要求和目标。

    (3)该测试系统采用步进电机与滚珠丝杆作为加力器,运动精度高,单位脉冲位移量为0.01 mm。

    (4)该测试系统通用性较好,能适用于制动主缸直径为32 cm以下的助力器-制动主缸总成各种性能的仿实际工况的在线测试。

    (5)由于测试数据齐全和曲线的完整,可对总成存在的缺陷提供改进的依据。

    (6)该测试系统带有多种自动保护功能,如力超出范围,系统自动停止测试;真空度不足,不能进行下一步测试;电机不在初始位置,测试不能启动;液面位置不够,不能进行测试等。

 
脚注信息
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