基于的汽车制动部件高低温耐久性试验台研制

第37卷 第2期 2015-02(上) 【63】基于LabVIEW的汽车制动部件高低温耐久性试验台研制ThedevelopmentofautomobilebrakepartsofhighandlowtemperaturedurabilitytestbenchbasedonLabVIEw税永波1，曹建国1，陈刚1，徐小程2SHUIYong-bo1,CAOJian-guo1,CHENGang1,XUXiao-cheng2（1.重庆工商职业学院汽车工程学院，重庆401520；2.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201805）摘要：基于虚拟仪器开发平台LabVIEW，以工控机为核心，开发了集参数设定、硬件控制、数据采集、数据管理为一体的汽车制动部件高低温耐久性集成试验台。介绍了试验台的组成结构、工作原理及程序设计。利用该试验台对某型液压主缸带增空助力器进行高低温耐久性试验，结果表明：该试验台测试精度高，性能稳定。关键词：LabVIEW；制动部件；耐久性；试验台中图分类号：TH137.51文献标识码：A文章编号：1009-0134(2015)02(上)-0063-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.02(上).17收稿日期：2014-10-23基金项目：重庆市教育委员会2013年应用技术推广项目：汽车制动部件耐久性检测装置开发技术作者简介：税永波（1987-），男，四川达州人，助教，硕士，研究方向为机电液一体化与测控技术。0引言真空助力器、制动主缸、液压感载比例阀、制动轮缸和制动钳总成属于制动系统的核心部件，它们的疲劳失效将会导致严重的交通事故，针对制动系统零部件疲劳寿命的检测，相关单位制定了一系列的国家标准和行业标准。各个单位参考这些标准，根据实际情况为汽车零配件产业提供检测性能精良的测试系统，但是面临的现状是检测装置较简单，多为对同类、单一制动部件进行检测[1~4]，以致一些企业不得不投入多台检测设备，造成人力、财力的负担。本文应用机械、气动、液压、自动化、计算机技术等技术研制了能对多类制动部件进行集成检测的试验台。1试验台的组成及特点汽车制动部件高低温耐久性试验的集成检测系统，主要由驱动系统、负载系统、高低温系统、测量控制系统四部分组成，结构示意如图1所示，该试验台具有下述特点：1）可对真空助力器、制动主缸、液压感载比例阀、制动轮缸和制动钳总成等五种类型制动部件独立和同时进行常温及高低温的的耐久性检测。2）由于液压感载比例阀、制动轮缸和制动钳总成的驱动系统类似，高低温箱内的这三个工位所安装的零部件类型比较容易改变，也即在同样的空间内，若只需对液压感载比例阀、制动轮缸和制动钳总成中的一类或两类进行试验时，剩余工位也可安装相同类型的制动部件，提高了工作效率。2试验台工作原理驱动系统、高低温系统、负载系统和测量控制系统既相互独立又相互联系，构成有机整体。1）驱动系统分成两大部分，一部分通过气压驱动系统和机械驱动机构为真空助力器的推杆提供驱动力，另一部分通过增压系统和气压转液压装置实现了对液压感载比例阀、制动轮缸和制动钳总成的液压驱动。机械驱动装置如图2所示，它连接锁止气缸和真空助力器，将锁止气缸的运动传递给真空助力器推杆。整个装置通过内拉板、支撑套、外拉板固定在高低温箱壁上，支撑套内安装有发热电阻丝，能有图1试验台结构示意图【64】 第37卷 第2期 2015-02(上)效的避免机械驱动装置外部结露。锁止气缸活塞杆的直线运动通过推杆传递给摆角机构，活塞与推杆之间安装有力传感器和位移传感器，可以准确测量推杆的位移和力。通过摆角装置，真空助力器推杆除沿轴线运动外，同时还可以偏离轴线最大3.5°的摆角绕轴线摆动，从而能够很好地模拟真空助力器的实际运动。2）高低温系统不但给被试试件提高环境温度，还是整个装置的支撑架。机械驱动装置安装在高低温箱右壁，气动驱动系统和三套液压驱动系统安装在型材架上。为了操作的可接近性，高低温箱采用了双开门设计，分别有前开门和后开门，前后开门提高了装拆试件的方便性。3）对真空助力器、制动主缸或液压感载比例阀进行试验时，负载部分既可用高低温箱外的主缸负载模拟装置（如图3所示）也可使用箱内的制动轮缸或制动钳总成作为负载，增加了系统的灵活性。』㧜⶛䊹ⶸ㔾㿞⭐⿪⮘䎜ⶬ图3主缸负载系统主缸负载主要由活塞、负载缸、螺旋弹簧和调整杆组成，它吸收主缸液压输出，弹簧起加载和复位作用，满足试验时的主缸行程—压力曲线要求，通过调节控制面板上的限位杆旋钮可改变其限位位置，即改变模拟缸活塞的位移量，从而改变模拟缸吸收排量的容积，进而改变主缸或助力器推杆的位移量。4）测量控制系统利用传感器监测驱动系统和负载系统等的参数变化，并反馈给相应的执行机构，使相应试验条件满足标准要求。驱动系统负责给制动提供动驱动力（模拟人制动），负载系统模拟汽车制动系统制动时的负载；高低温系统提供汽车制动系统的工作温度环境；控制测量系统控制试验过程，保证检测装置正常运转，并时时测量、采集试验数据；四部分协调工作完成各项试验项目，图4所示为测试系统实物。图4测试系统实物照片3试验台软件设计采用基于数据流的虚拟仪器设计语言LabVIEW[5]，对该试验台的测试过程进行软件设计，它主要由系统登录模块、参数设定模块、硬件管理及手动控制模块、信号采集与处理模块、和数据存储与显示模块等组成，图5所示为软件的设计流程。图5试验台测试程序流程该软件主要以循环结构和事件结构作为程序的主要构架，LabVIEW程序框图如图6所示。䑛㑇㡘➻ㅨ䓑䐤䐈⧦㲸➓䓑⡔⟆㶃㎎⟆㚻㎎⟆㸜䄧⪌ⶱ㡘㑇⪌ⶱ㡘㰙䐚㡙ⶸ图2机械驱动示意图第37卷 第2期 2015-02(上) 【65】图6测试系统LabVIEW程序框图图7硬件控制前面板在图7所示的界面可以控制试验台所有硬件，包括开关量、模拟量等，同时可以实时检测所有传感器参数。图8为制动部件耐久性测试界面，首先会载入用户配置好的试验参数和试件信息，然后用户点击屏幕中每个工位分别对应的开始按钮开始试验，点击停止按钮停止试验，点击放大按钮放大某个工位的试验曲线，点击右边黑色的切换按钮切换查看工位曲线。图8耐久性测试前面板4实例验证为了验证该系统的可行性，依据相应试验规范[6]中对工作耐久性试验环境温度、试验频率、循环次数、动作时间的具体要求（如表1和图9所示），对某型液压主缸带增空助力器进行耐久性试验，试验台上制动主缸前腔和后腔的试验压力随时间的变化曲线如图10所示。从图10可以看出，两腔的压力变化基本一致，且很稳定，较好地满足了试验规范的要求。图9规范要求的试验压力与动作时间的关系图10实际加载时压力曲线5结束语基于虚拟仪器开发平台LabVIEW，以工控机为控制核心，充分运用了气动、液压、计算机等方面的理论，研制了能对多类制动部件高低温耐久性进行集成检测的试验台。用实例验证了该试验台具有较高的检测精度和稳定性。对相关零部件企业具有较好的实用价值。表1工作耐久性试验环境温度、试验频率、循环次数、动作时间试验项目环境温度/oC试验频率/Hz循环次数/万次动作时间/s升压时间t1保压时间t2降压时间t3停顿时间t4常温耐久性室温0.2778±0.027816.50.4±0.11.75±0.40.15±0.11.25±0.2高温耐久性80±20.2778±0.027812.5100±30.2778±0.027812.5120±40.2778±0.027812.5低温耐久性－40±20.1667±0.01674.50.45±0.11.75±0.40.15±0.13.65±0.4注：高温耐久性按产品种类选一种环境温度进行。【66】 第37卷 第2期 2015-02(上)参考文献：[1]姜继海,苏文海,陈宏均,等.汽车液压感载比例阀性能试验台的研制[J].汽车技术,2006(9):34-36.[2]张波,马城,刘伟,等.汽车助力器耐久试验台运动控制系统设计[J].微计算机信息,2007,23(10-2):210-212.[3]化北,马朝永,赵玉峰.汽车助力器总成高低温性能检测装置研究[J].电子测量技术,2011,34(3):85-89.[4]訾克明.多功能真空助力器带制动主缸总成耐久性能试验台设计[D].辽宁:辽宁工程技术大学,2008.5.[5]林静,林振宇,郑福仁.LabVIEW虚拟仪器程序设计从入门到精通[M].人民邮电出版社,2013.[6]中国汽车工程学会.SAE-ChinaJ0301-2011汽车液压制动主缸带真空助力器总成性能要求及台架试验规范[S].2011,07-17.模型，分析了每个视图中的节能途径。面向加工系统工作过程多粒度能耗仿真评估需求，建立了多粒度能耗状态图模型。通过示例说明了多粒度建模方法的应用，并利用Arena软件进行了仿真实验，本文的方法能够为考虑能耗量的多方案加工选择提供决策支持。参考文献：[1]刘飞,徐宗俊,但斌.机械加工系统能量特性及其应用[M],北京:机械工业出版社,1995.[2]KATHARINAB,MATTHIASV,PAULS,etal.Integratingenergyefficiencyperformanceinproductionmanagement–gapanalysisbetweenindustrialneedsandscientificliterature[J].JournalofCleanerProduction,2011,19(6-7):667–679.[3]TRIDECHS,CHENGK.Lowcarbonmanufacturing:characterization,theoreticalmodelsandimplementation[A].Proceedingsofthe6thInternationalConferenceonManufacturingResearchBrunelUniversity,UK,9-11thSeptember[C].2008,403-412.[4]戚赞徽,黄海鸿,刘光复,等.基于动态生命周期的能量分析方法[J].机械工程学报,2007,43(8):129-135.[5]曹华军,刘飞,阎春平,等.制造过程环境影响评价方法及其应用[J].机械工程学报,2005,41(6):163-167.[6]GUTOWSKIT,DAHMUSJ,THIRIEZA.Electricalenergyrequirementsformanufacturingprocesses[A].Proceedingsof13thCIRPInternationalConferenceonLifeCycleEngineering,Leuven[C].May31st-June2nd,2006,1-5.[7]DAHMUSJB,GUTOWSKITG.Anenvironmentalanalysisofmachining[A].ProceedingsofInternationalMechanicalEngineeringCongressandRD&DExpo[C].2004,12:1-10[8]BENNETTDP,YANOCA.Adecompositionapproachforanequipmentselectionandmultipleproductroutingproblemincorporationenvironmentalfactors[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2004,156(3):643-664.[9]DIETMAIRA,VERLA.Agenericenergyconsumptionmodelfordecisionmakingandenergyefficiencyoptimizationinmanufacturing[J].InternationalJournalofSustainableEngineering,2009,2(2):123-133.[10]HERRMANNC,THIEDES.Processchai