對于汽車制動軟管性能綜合測試系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用分析

馬雨佳

摘 要：在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中，汽車工業(yè)也步入了新的發(fā)展時代，人們對于汽車的性能和安全性越來越看重，而制動系統(tǒng)則是汽車在行駛中對駕駛員生命安全系統(tǒng)的最大保障，是目前汽車工業(yè)中最看重也是最嚴(yán)格的一項汽車系統(tǒng)。在制動系統(tǒng)中，制動軟管是一項重要的組成部分，其主要用于介質(zhì)的傳遞和儲存，為汽車制動器提供加力的液壓或者氣壓的柔性輸送。本文依照汽車制動軟管性能的綜合測試系統(tǒng)來展開敘述，討論當(dāng)前在汽車制動軟管性能檢測方面的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：汽車制動軟管;性能綜合測試系統(tǒng);應(yīng)用分析

1 前言

所謂汽車制動軟管，就是在汽車制動系統(tǒng)中一項將介質(zhì)傳遞或者儲存起來的導(dǎo)管，這種導(dǎo)管可以將汽車制動器加力所需要的氣壓或者液壓柔性輸送過去，是一項非常重要的制動系統(tǒng)組成部分。目前在市面上制動軟管的類型有多種，因為這種產(chǎn)品的不可替代性和重要性，國家也針對汽車制動軟管進(jìn)行了國家產(chǎn)品質(zhì)量“3C”強(qiáng)制認(rèn)證，為了能夠更好的保證汽車行駛效果和安全，對其進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和測試將非常有必要。

2 汽車制動軟管檢測技術(shù)

汽車制動軟管目前大多都采用了橡膠材料，當(dāng)制動發(fā)生，制動軟管會快速的將一定體積的介質(zhì)來傳輸，這也就導(dǎo)致了瞬時產(chǎn)生的壓力十分巨大，對于汽車制動軟管的綜合監(jiān)測也大多都是對制動軟管的抗壓、膨脹、爆裂等指數(shù)進(jìn)行檢測。在參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后，需要檢測部門能夠停止傳統(tǒng)的手工檢測方式，將高溫脈沖、最大膨脹量、爆裂實驗等檢測過程集成到一個系統(tǒng)中去，研發(fā)出一套集控制、通訊、報警等功能于一身的汽車制動軟管檢測系統(tǒng)。目前國內(nèi)在制動軟管檢測方面的技術(shù)依然不如國外，還需要加強(qiáng)對檢測系統(tǒng)的自動化建設(shè)，設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，研制出汽車制動軟管綜合檢測系統(tǒng)，開發(fā)新的實驗設(shè)備，從而提高實驗效率[1]。

3 測試系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 縮徑后的內(nèi)孔通過量

對于縮徑后的內(nèi)控通過量的測試主要是針對于接頭扣壓力對軟管管體內(nèi)孔通過量的影響。如果這一項標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)的化，將會導(dǎo)致制動液的流動和制動力的傳遞受到非常嚴(yán)重的影響。一般來說，其內(nèi)孔通過量不達(dá)標(biāo)主要是體現(xiàn)在接頭管芯內(nèi)徑規(guī)格問題以及接頭與軟管鉚接的問題。

3.2 最大膨脹量

因為氣體比液體在承受相應(yīng)的壓力過程中更能夠產(chǎn)生體積的變化，所以在液壓制動軟管中因為體積變化而產(chǎn)生的制動影響是可以忽略的，所以在國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對于氣壓制動軟管的要求更嚴(yán)格。目前在市面上，常用到的氣壓制動軟管的內(nèi)徑分別在φ3.2、φ4.8和φ6.3三種，而我國的相關(guān)規(guī)定則規(guī)定了對于不同內(nèi)徑的軟管其在不同的壓力下最大膨脹量值（注意此處的最大膨脹量值是指單位長度的制動軟管在一定的體積下所形成的膨脹變化）。最大膨脹量代表著該制動軟管在汽車緊急制動下能否做好制動介質(zhì)的傳遞工作，一旦其不符合規(guī)范，那么在制動過程中將很有可能會延遲制動，并且出現(xiàn)制動軟管爆炸的情況[2]。

3.3 爆裂強(qiáng)度

因為制動軟管常常需要承受大量的壓力，所以對于其爆裂強(qiáng)度的要求是十分嚴(yán)格的，這也是汽車工業(yè)中比較看重的問題，檢測機(jī)構(gòu)和汽車制動軟管企業(yè)在對制動軟管進(jìn)行檢測的過程中也會首先去檢查其爆裂強(qiáng)度是否合格。一般來說，液壓制動軟管是會分為單層和多層兩種，多層則是由外膠層、加強(qiáng)層和內(nèi)膠層進(jìn)行組合，而主要的承受壓力部分則是加強(qiáng)層，起到了強(qiáng)化制動軟管耐壓能力的作用。所以要保證爆裂強(qiáng)度，就必須要選用質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料，加強(qiáng)汽車制動軟管的爆裂強(qiáng)度。

3.4 抗拉強(qiáng)度和耐臭氧性

因為汽車經(jīng)常會進(jìn)行轉(zhuǎn)彎過程，一旦發(fā)現(xiàn)過度轉(zhuǎn)彎或者連續(xù)性轉(zhuǎn)彎將會導(dǎo)致制動軟管的接頭與軟管形成脫落情況，甚至?xí)鹬苿榆浌艿臄嗔眩@是非常危險的情況。依然對液壓制動軟管來說明，依照國家相關(guān)規(guī)定，液壓制動軟管的抗拉強(qiáng)度必須要在1446N以上，在對管接頭扣壓的設(shè)計和加工中一定要注意其牢固性設(shè)計，防止其脫落。而汽車軟管使用過程的制動液泄露基本上都是因為其被臭氧所腐蝕，這一部分的檢測是需要針對制動軟管的表面裂紋進(jìn)行的，也就是外膠層[3]。

4 汽車制動軟管測試系統(tǒng)控制優(yōu)化設(shè)計要點(diǎn)

4.1 電氣控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)關(guān)鍵就在于可編程控制器PLC，通過與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)后則可以直接在上位機(jī)中獨(dú)立運(yùn)行，后文將會談到上位機(jī)的選取和功能。通過對測試系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，將數(shù)字控制信號發(fā)送到柱塞泵驅(qū)動電機(jī)、電磁換向閥等閥體中，并對比例溢流閥和比例減壓閥發(fā)出模擬量控制信號，同時接受數(shù)字壓力傳感器傳輸?shù)哪M量信號，并提供一些手動操作方式等。由于上述過程依賴于PLC控制，在設(shè)計PLC系統(tǒng)的過程中，要注意PLC地址空間的定義，做好主程序和各項子程序的設(shè)計。

4.2 控制程序軟件通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

控制程序軟件設(shè)計因為目前技術(shù)的原因，只能夠利用經(jīng)驗設(shè)計和梯形圖電路設(shè)計法相結(jié)合的設(shè)計方式，這種方式比較看重設(shè)計者的經(jīng)驗，而梯形圖電路設(shè)計法與繼電器電路相似，配合好PLC外部硬件接線圖將能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能。其次是通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。信息層主要是上位機(jī)和下位機(jī)的通道，通過Ethernet方式來達(dá)到數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、安全傳輸。上位機(jī)采用工業(yè)用電腦，而下位機(jī)則采取PLC控制器。主站到從站建的控制層就包括下位機(jī)與溫度控制器的串行通信，這就需要做好串口的銜接以及對溫控器PID參數(shù)和數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控[4]。

4.3 串行傳輸

以太網(wǎng)可以較好地將通信服務(wù)測試管理和執(zhí)行現(xiàn)場進(jìn)行銜接，但是應(yīng)用以太網(wǎng)需要多項設(shè)置工作，目前較多使用的是串行傳輸。串行傳輸大部分的工業(yè)級控制器和執(zhí)行器都能夠支持，只需要將相應(yīng)的需要在下位機(jī)中做好各項設(shè)置的定義就可以保持通信。在實際的檢測系統(tǒng)操作時，還是需要采用分段式編程方法來做好PLC編程工作，這樣可以有效地減少程序的編寫復(fù)雜性，更加提高了程序的可行性和通用性，調(diào)試效率也會相應(yīng)的增加。

4.4 液壓泵以及環(huán)境箱PID控制

在本文的汽車制動軟管設(shè)計方案中所采取的自動化控制方式分為爆裂實驗自動化控制與膨脹量自動化控制以及高溫脈沖周期保壓過程自動化控制。這些都是通過相應(yīng)的壓力傳感器來反饋壓力值的，并且控制過程將會直接控制好柱塞泵的驅(qū)動電力轉(zhuǎn)速。而這一過程將是基于PID控制理論來進(jìn)行。所謂PID控制，就是指比例（P）、積分（I）和微分（D），即分別代表著控制器輸入與輸出誤差信號比例、積分項消除穩(wěn)態(tài)誤差、微分項預(yù)測誤差變化趨勢三方面內(nèi)容。

5 上位機(jī)界面設(shè)計和測試系統(tǒng)仿真設(shè)計

5.1 上位機(jī)界面

目前制作上位機(jī)監(jiān)控程序的方法有很多，但是因為在汽車制動軟管的檢測過程中需要經(jīng)過多項數(shù)據(jù)變量的檢測，所以對該監(jiān)控程序的性能要求較高，本文直接選擇工業(yè)組態(tài)軟件FIX組態(tài)王來開發(fā)。FIX組態(tài)王簡單來說就是一種智能軟件包，在PC機(jī)上來建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口，選擇其的原因就在于其人機(jī)界面功能工具多樣切使用變價、通訊功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)采集功能高效、故障診斷與恢復(fù)功能優(yōu)化、報警和事件管理功能先進(jìn)以及其數(shù)據(jù)獲取以及處理較為廣泛。組態(tài)王可以通過連接網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)現(xiàn)場需要來提供多重冗余手段，使得系統(tǒng)更加可靠，同時其對于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效讀取并實時發(fā)出指令。在利用組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控過程中，要選擇好測試項目，其測試界面包括有壓力上升與速率趨勢圖、自手動切換按鈕、自手動操作面板、參數(shù)修改界面、打印等其它功能。因為組態(tài)王的報表系統(tǒng)是內(nèi)嵌式的，所以在軟件內(nèi)部就可以去組態(tài)報表，利用其提供的多個函數(shù)來做好實時報表并打印[5]。

5.2 測試仿真系統(tǒng)

本文選取AMESim來作為測試系統(tǒng)仿真設(shè)計，其是一種液壓/機(jī)械系統(tǒng)建模、仿真和動力學(xué)分析軟件，具有強(qiáng)大的多學(xué)科領(lǐng)域通訊功能，并且擁有圖形化建模方式和強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，搭配魯棒性極強(qiáng)的智能求解器和齊次分析工具，非常適用于汽車制動軟管測試系統(tǒng)中的仿真測試工作。首先在液壓系統(tǒng)方面，通過AMESim系統(tǒng)可以建立起一個仿真模型庫，為了解決液壓系統(tǒng)元件繁多的問題，可以通過HCD來提供特殊模型。其次是高溫脈沖仿真，在仿真過程中需要注意4點(diǎn)，也就是元件庫和信號庫的建立、數(shù)字模型的選取、設(shè)定圖形模塊參數(shù)以及設(shè)置仿真時間、步長以及方式。最后是爆裂系統(tǒng)的仿真，該過程中增壓缸模型是需要HCD來搭建的，對于系統(tǒng)壓力也需要比例溢流閥實時控制，所以得出結(jié)果時間較長[6]。

6 結(jié)束語

綜上所述，本文對汽車制動軟管綜合檢測技術(shù)進(jìn)行了概述，將汽車制動軟管所需要檢測的多項技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行說明。并對汽車制動軟管綜合檢測系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，描述了檢測控制系統(tǒng)設(shè)計、上位機(jī)界面選取以及仿真系統(tǒng)的建立要點(diǎn)，因為篇幅原因無法詳述，希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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[3]胡勇，雷崇彪，唐小芳.一種汽車制動軟管壓力試驗機(jī)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2017，46（08）：140-142.

[4]王恒飛. 汽車制動軟管膨脹量自動測試臺的研制[D].中國計量學(xué)院，2016.

[5]馬麟. 汽車制動軟管性能綜合測試系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2014.

[6]郭春裕，翁文祥.汽車液壓制動軟管耐高溫脈沖試驗臺[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（17）：117.