汽車氣制動閥檢測裝置的實現(xiàn)

1、北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文汽車氣制動閥檢測裝置的實現(xiàn)姓名：劉麗峰申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：機械制造及其自動化指導(dǎo)教師：馬朝永20080501摘要摘要汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車零件的質(zhì)量是汽車工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，高效、精確、可靠的汽車零部件產(chǎn)品檢驗是汽車工業(yè)發(fā)展的重要保證，對汽車制動系統(tǒng)中的零部件的檢驗尤為關(guān)鍵，因為制動性能的好壞直接關(guān)系著乘車人員和行人的人身安全。汽車氣制動閥是商用汽車制動系統(tǒng)中的一個重要元件，我國生產(chǎn)氣制動閥的企業(yè)比較多，生產(chǎn)年代也比較早，但是生產(chǎn)的制動閥仍存在較多的問題，因此對快捷、準(zhǔn)確地檢測汽車制動閥性能的方法和設(shè)備開展研究與開發(fā)是十分必要的。汽車制動閥的性能不僅

2、與制動閥零件的幾何尺寸、平衡彈簧剛度、輸入氣壓及行程有關(guān)，還與制造精度、裝配質(zhì)量、調(diào)整誤差等因素有關(guān)。因此，研制出具有現(xiàn)代先進(jìn)水平的制動閥性能檢測裝置對我國制動閥的研究和汽車工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。本文研究并開發(fā)出一套汽車制動閥性能檢測裝置，該檢測裝置由工控機進(jìn)行控制，采用了專用測試軟件，具備功能齊全、性能良好、使用方便、精度高、可靠性高、自動化程度高等特點。本檢測裝置的研制依據(jù)是汽車與掛車氣壓控制裝置通用技術(shù)條件和汽車與掛車氣壓控制裝置臺架試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、的控制卡、多路模擬量傳感器、步進(jìn)電機系統(tǒng)、機械氣壓系統(tǒng)及專業(yè)測試軟件等組成。系統(tǒng)通過組合的方式，將計

3、算機測控技術(shù)和機電一體化技術(shù)以及氣動控制技術(shù)相結(jié)合，形成了以業(yè)機總線控制為基礎(chǔ)的新型汽車制動閥性能檢測系統(tǒng)，滿足了系統(tǒng)對制動閥性能測試所提出的高測量精度、高穩(wěn)定性和實時性的要求，解決了北京海淀區(qū)四季青液壓件廠制動閥類零部件檢測設(shè)備落后的現(xiàn)狀。本系統(tǒng)軟件采用和動態(tài)鏈接庫（聯(lián)合設(shè)計的方案，并采用了模塊化的設(shè)計思想，使得本系統(tǒng)軟件功能強大、實用，符合國家測試標(biāo)準(zhǔn)，操作使用方便。另外，為了排除和抑制控制系統(tǒng)中的干擾信號，論文從硬件和軟件的角度介紹了硬件和軟件抗干擾能力的設(shè)計思想和方法。本課題以理論為基礎(chǔ)，結(jié)合了實驗室試驗和現(xiàn)場調(diào)試完成的。實踐證明，本文研制的汽車制動閥性能檢測裝置極大地提高了測試的精度

4、及測試過程的自動化水平，對汽車制動性能的檢測以及檢測設(shè)備的發(fā)展有重要的實用價值。關(guān)鍵詞：制動閥測試；數(shù)據(jù)采集；步進(jìn)電機；測試軟件，強”，鋤，（），：，獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查

5、閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：導(dǎo)師簽名：日期：多萬礦、礦第章緒論第章緒論課題研究的目的及實際意義中國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車產(chǎn)量從年萬輛全球排名第十位躍居年萬輛全球排名第二位，汽車銷售近萬輛，總規(guī)模超過德國和日本躍居全球第二位，其中汽車零部件配套產(chǎn)值占整車以上。中國入世以來，伴隨著中國汽車的“井噴式”增長，汽車零部件業(yè)也實現(xiàn)了持續(xù)快速增長，而且增幅超過了轎車、客車、載貨車等行業(yè)，在個小行業(yè)中居第一位。汽車制造業(yè)是我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，這是國家為汽車制造業(yè)的發(fā)展所制訂的戰(zhàn)略目標(biāo)，汽車工業(yè)水平是一個國家的綜

6、合國力和具有的先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)能力以及技術(shù)水平的一個直觀而具體的體現(xiàn)【】。汽車產(chǎn)銷量的增多，也給我們帶來了許多問題，其中最大的威脅就是在于道路交通事故。交通部公路研究所周天佑高級工程師指出：在我國目前安全生產(chǎn)事故中，交通事故死亡人數(shù)占，每年死亡人數(shù)已超過萬，造成了巨大的人員和財產(chǎn)損失。對事故原因分析的結(jié)果是，因制動不良和制動失效而造成的死亡人數(shù)分別占和，超過總死亡人數(shù)的。制動問題已成為我國交通事故的主要原因，因此，如何進(jìn)一步提高與改善我國汽車的制動性能，特別是大型商用汽車的制動性能有著重要的實際意義。一方面，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來無限商機；另一方面，汽車安全性能問題困擾著汽車生產(chǎn)廠商。如何才能使汽車供貨

7、商的零配件在出廠前就能達(dá)到各方面的安全指標(biāo)，為此我們國家相關(guān)單位制定了一系列的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。各個科研單位參考這些標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際情況為汽車零配件產(chǎn)業(yè)提供檢測性能精良的測試系統(tǒng)。但是面臨的現(xiàn)狀是相關(guān)汽車零配件產(chǎn)品生產(chǎn)線上檢測裝置簡單，設(shè)備老化，滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。因此非常有必要開發(fā)一系列高效率檢測裝置來滿足汽車零配件的現(xiàn)代化生產(chǎn)。本課題的來源于北京海淀區(qū)四季青液壓件廠，氣制動閥是該廠主要的一種汽車零部件配套產(chǎn)品，該廠原有的檢測設(shè)備比較落后，滿足不了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的要求，因此需要一套比較先進(jìn)的檢測設(shè)備，來滿足生產(chǎn)的需要。同時來提高產(chǎn)品測試系統(tǒng)的性能和現(xiàn)代化水平。氣制動閥產(chǎn)品在試驗臺上測試獲得的

8、數(shù)據(jù)、曲線，不僅僅是作為判斷產(chǎn)品是否合格的依據(jù)，而更重要的則是在于這些數(shù)據(jù)、曲線反映了產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝過程中性能、質(zhì)量的變化情況，將可以為進(jìn)一步改善工藝和開發(fā)新產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文該檢測裝置的研制成功，不僅帶來直接的經(jīng)濟利益，而且也可對同類產(chǎn)品的研發(fā)提供新的參考。汽車制動零部件性能測試的發(fā)展現(xiàn)狀早在世紀(jì)年代，一些發(fā)達(dá)的資本主義國家以汽車的單項性能進(jìn)行調(diào)試和檢測。年代后期汽車檢測發(fā)展很快。如美國政府制定的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)簡稱標(biāo)準(zhǔn)、日本的道路運輸車輛安全標(biāo)準(zhǔn)、歐洲經(jīng)濟共同體的指令、加拿大的標(biāo)準(zhǔn)以及澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)等【】。自世紀(jì)年代以來，國外在汽車安全性方面己進(jìn)行了多方面的研究，主

9、要技術(shù)包括：預(yù)防安全技術(shù)（信息顯示和報警）、事故回避技術(shù)、全自動駕駛技術(shù)、碰撞安全技術(shù)（乘員保護(hù)和減輕對行人傷害）、防止災(zāi)害擴大技術(shù)和車輛基礎(chǔ)技術(shù)。開發(fā)的系統(tǒng)有：碰撞監(jiān)測與防護(hù)系統(tǒng)、車距保持系統(tǒng)、彎道減速系統(tǒng)、自動停止警報和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、超聲波停車裝置、駕駛盲區(qū)警報系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)等項目，這些項目有的已取得實用成果并在部分車輛安裝并應(yīng)用。從檢索到的文獻(xiàn)等資料表明，國外關(guān)于汽車氣制動傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究，始于世紀(jì)年代中后期，大多數(shù)學(xué)者熱衷于對汽車氣制動過程的理論和制動過程仿真研究。而且，大多數(shù)研發(fā)部門將精力放在研究氣壓或氣液混合型在氣制動車輛上的應(yīng)用上。當(dāng)然也有一些公司諸如德國的申克（）公司、美國的，

10、公司等致力于汽車零部件試驗臺的制造，但這些公司主要致力于汽車制動器耐久性試驗臺以及一些疲勞壽命試驗臺等的研制，由于這些試驗臺一般生產(chǎn)量比較少，所以價格比較昂貴。從國外制動法規(guī)可以看出國外制動法規(guī)的制定主要以道路試驗為主，主要內(nèi)容是規(guī)定道路試驗的方法和性能要求，其次也輔助有臺架動力慣性試驗，但主要針對制動器等產(chǎn)品【。我國汽車檢測技術(shù)起步比較晚，世紀(jì)年代后，由于國家有關(guān)政府部門的重視，才逐步建立了一些汽車檢測設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，開始制造一些結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備。到了世紀(jì)年代，特別是世紀(jì)年代以來，隨著我國汽車保有量的迅速增長，促進(jìn)了汽車檢測維修企業(yè)和檢測設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展?！傲迤陂g國家把汽車檢測技術(shù)列為重點推

11、廣項目，汽車檢測技術(shù)迅速發(fā)展起來了【】機動車運行安全技術(shù)條件和汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法兩個強制性國家標(biāo)準(zhǔn)的實施，標(biāo)志著我國機動車的檢測技術(shù)從人工經(jīng)驗檢測向現(xiàn)代檢測技術(shù)的轉(zhuǎn)變。由于試驗手段和設(shè)備的限制以及在大多數(shù)氣制動車輛上應(yīng)用仍然不是很廣泛的實際情況，國內(nèi)學(xué)者對氣制動傳動系統(tǒng)的研究比較深入。歸納起來主要有：（）原西安公路學(xué)院等單位的理論研究學(xué)者，針對汽車氣制動傳動的壓第章緒論縮空氣為一維非定常流動過程這個特點，從世紀(jì)年代中期開始進(jìn)行研究，他們主要通過對汽車氣制動過程的狀態(tài)監(jiān)測對制動過程等方面進(jìn)行動態(tài)仿真和理論研究；（）以東北林業(yè)大學(xué)、中國重型汽車集團公司、重慶重型機械研究所、東風(fēng)汽車公

12、司、第一汽車集團公司、北京汽車制造廠、南京汽車制造廠、肖山汽車制動器廠、沈陽石棉廠等為代表的工程科技人員，從世紀(jì)年代初期開始對汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計方法，檢測理論及工程實踐等方面進(jìn)行研究。東北林業(yè)大學(xué)和重慶汽車研究所研制了多種氣壓、液壓制動系統(tǒng)總成試驗臺，己形成系統(tǒng)產(chǎn)品。東風(fēng)汽車公司、一汽長春汽車研究所也都根據(jù)自己的需要研制了多種制動系統(tǒng)試驗臺。他們提出了在線檢測、等效密封測試?yán)碚?、壓力比例控制技術(shù)、全過程質(zhì)量監(jiān)控等概念。（）北京工業(yè)大學(xué)汽車制動技術(shù)研究所研制出檢測汽車真空助力器、離合助力器、制動主缸、制動輪缸、制動鉗、離合器主缸、離合器工作缸、比例閥性能以及汽車轉(zhuǎn)向油泵等的各種類型試驗臺，及其高

13、低溫耐久性能試驗臺。以上科研單位及企業(yè)相關(guān)大部分研究成果都已經(jīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，投入到企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用中，并且取得了良好的經(jīng)濟社會效益。綜合起來，自世紀(jì)年代以來，國內(nèi)外學(xué)者在汽車氣制動零部件性能方面的研究，可以歸納為以下幾個方面：（）性能測試技術(shù)研究對制動零部件性能測試主要有靜態(tài)特性測試、動特性測試和密封性測試幾個方面。靜態(tài)性主要研究在每一平衡狀態(tài)下，輸出氣壓與推桿（踏板與拉臂）行程及推桿（踏板與拉臂）力的關(guān)系。動特性主要研究當(dāng)向氣制動閥輸入階越信號（以盡快的速度使推桿行程由零至最大，由最大至零）時，其輸出氣壓與時間的關(guān)系。而密封研究大體經(jīng)歷了密封特性壓力測試法，壓差法，以及絕對壓力測量法這樣一個過程

14、【】【】。（）測試裝置組建方式研究測試裝置多采用機、電、液（氣）一體化的設(shè)計方法。設(shè)計上有單體的，也有分體的，各有優(yōu)缺點。（）控制技術(shù)和編程語言控制系統(tǒng)有使用單片機技術(shù)的，但是隨著計算機普及，目前基本上都過渡到使用計算機控制系統(tǒng)。編程語言也由單片機時代的匯編語言發(fā)展到面向?qū)ο蟮木幊陶Z言來編程，如，等可視化編程，縮短了控制系統(tǒng)的研發(fā)周期，并使軟、硬件系統(tǒng)易于維護(hù)和修改，且易于擴展系統(tǒng)功能。底層驅(qū)動程序由過去的用戶自己設(shè)計到現(xiàn)在以模塊形式調(diào)用廠商提供的驅(qū)動程序庫，從而減少了編程時間，節(jié)約了編程的費用。北京業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文（）器件選用從使用國產(chǎn)氣路控制元件及傳感器元件轉(zhuǎn)變到使用國外高可靠性的控制元

15、件及高精度傳感器元件，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度及可靠性，保證了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和耐久性。從上述的研究方向可以看出，隨著計算機技術(shù)、測試技術(shù)、傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，以及采用新型信息處理方法、采用高智能化軟件，現(xiàn)代汽車制動性能測試技術(shù)必將向高可靠性、高智能化、高集成化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展【引。論文的主要工作及內(nèi)容汽車的安全性能一直是汽車行業(yè)和全社會普遍關(guān)心的問題之一。在影響行車安全的諸多因素中，制動性能的好壞起決定性的作用。而對制動性能起直接作用的就是制動系統(tǒng)中的各個零部件。因此汽車零部件配套廠家都在為如何能夠為整車廠家供應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的零部件做著應(yīng)有的努力。為此我們受北京海淀區(qū)四季青液

16、壓件廠委托，為其生產(chǎn)的氣制動閥提供一臺高精度、高可靠性的檢測裝置。本論文課題在滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)相應(yīng)的技術(shù)條件要求下，將作四方面的研發(fā)。一、對檢測裝置機械部分的設(shè)計，這部分包括對試驗檢測裝置整體架構(gòu)的設(shè)計和對氣制動閥夾緊裝置的設(shè)計；二，對檢測裝置氣路的設(shè)計，這部分包括對所用的各種氣閥的選型等；三，對檢測裝置電路的設(shè)計，這部分包括信號調(diào)理電路的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計、傳感器的選型、電機的選型等；四，對檢測裝置測試軟件的設(shè)計，這部分包括計算機操作系統(tǒng)和開發(fā)平臺的選用，以及軟件的開發(fā)。經(jīng)過具體研發(fā)后，所提供的檢測裝置具有的特點是，以計算機控制技術(shù)為核心，通過電機給出腳制動推桿位移，通過壓力傳感

17、器和力傳感器測量制動閥輸出氣壓和推桿受力數(shù)據(jù)，采用高性能的數(shù)據(jù)采集卡，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，輸入計算機，經(jīng)過軟件分析處理，實時的顯示出測試曲線和數(shù)據(jù)，并給出分析結(jié)果。同時，將被檢測得制動閥的編號、靜特性曲線和靜特性數(shù)據(jù)等資料存入計算機，供今后檢查或分析使用，還可以提供報表和曲線打印功能。第章汽午氣制動閥檢測裝置方案設(shè)汁第章汽車氣制動閥檢測裝置方案設(shè)計汽車制動系概述使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。對汽車起到制動作用的是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動阻力、上坡阻力、空氣阻力都能對

18、汽車起制動作用，但這外力的大小都是隨機的、不可控制的。因此，汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對汽車進(jìn)行一定程度的強制制動。這種可控的對汽車進(jìn)行制動的外力，統(tǒng)稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即稱為制動系統(tǒng)【。汽車制動系分類及其特點制動系統(tǒng)主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器及制動力調(diào)節(jié)裝置等組成。（）按制動系在汽車中的功用分類，制動系可分為行車制動系、駐車制動系、應(yīng)急制動系以及輔助制動系，前三種為法規(guī)要求汽車必備的制動系統(tǒng)。（）按制動能源來分類，制動系可分為人力制動系、動力制動系、伺服制動系以

19、及慣性制動系和重力制動系。后二種為掛車專用制動系。（）按制動能量傳輸力一式來分類，制動系可分為機械式、液壓式、氣壓式、電磁式及上述二種隊上組合式。（）按制動傳動的回路又可分為單回路和雙回路。單回路液壓或氣壓的制動系，只要有一處損壞而漏油（漏氣），整個系統(tǒng)即行失效。在雙回路制動系中，所有行車制動器的液壓或氣壓管路分屬于二個彼此隔絕的回路，這樣，即使其中一個回路失效，還能利用另個回路獲得一定的制動力。我國自年月日起，所有汽車均使用雙回路制動系【。行車制動系統(tǒng)（以下簡稱制動系統(tǒng)）用來保證汽車能夠迅速降低車速直至停車，它是關(guān)系到汽車運輸生產(chǎn)率和行車安全的重要系統(tǒng)。汽車在行駛過程中駕駛員要經(jīng)常使用制動器

20、，為了減輕駕駛員的工作強度，目前汽車基本上都采用了伺服制動系統(tǒng)或動力制動系統(tǒng)。載重汽車一般均采用動力制動系統(tǒng)。動力制動系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)特點：在動力制動系中，制動能源是發(fā)動機所驅(qū)動的油泵或氣泵，駕駛員的肌體僅作為控制能源。動力制動系分為氣壓制動系、氣頂液制動系、全液壓動力制動系三種。而在載重汽車上普遍使用的是氣壓制動系統(tǒng)或全液壓動力制動系統(tǒng)兩種；氣頂液制動系統(tǒng)除了在少數(shù)高級轎車上采用外，目前己基本上不使用。我國生產(chǎn)的中型以上貨車或客車一般都采用了氣壓制動系統(tǒng)，其回路和液壓制動系統(tǒng)一樣采用了雙回路或多回路系統(tǒng)。氣壓制動系是發(fā)展最早的一種動力制動系，其供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式的。在我國中重型貨車上廣

21、泛采用，如一汽、東風(fēng)、黃河等都采用的是氣壓動力制動系【。汽車氣壓制動系的工作原理篇篇蘭篁瓣糾磅健袖譬路翟嗣蕓曩謄口攤隼翻納臀精空氣壓縮機前制動氣室放氣閥濕儲氣筒溢流閥每三通管管接頭儲氣筒單向閥掛車制動閥后制動氣室分離開關(guān)連接頭串聯(lián)雙腔氣制動閥氣壓表氣壓調(diào)節(jié)器圖解放型汽車氣壓制動系統(tǒng)示意圖圖是典型的汽車氣壓制動系的工作原理圖，其工作原理為：由發(fā)動機驅(qū)動的雙缸活塞式空氣壓縮機（簡稱空壓機）將壓縮空氣經(jīng)單項閥首先輸入濕儲氣筒（濕儲氣筒上裝有安全閥和供外界使用壓縮空氣的放氣閥）。壓縮空氣在濕第章汽車氣制動閥檢測裝置方案設(shè)計儲氣筒內(nèi)冷卻并進(jìn)行油水分離之后，再分別經(jīng)兩個單項閥進(jìn)入儲氣筒的前、后腔。儲氣筒前

22、腔與串連雙腔式制動閥上腔相連，可以向后制動氣室充氣。儲氣筒后腔與制動閥下腔相連，可以向前制動氣室充氣。此外，儲氣筒兩腔的氣壓都經(jīng)三通管分別通向雙指針空氣壓力表中的兩個傳感器腔，使兩個指針分別指示儲氣筒兩腔的氣壓。而且儲氣筒后腔還通過氣管與單項閥相連，當(dāng)該腔氣壓增大到規(guī)定值時，單項閥便使空壓機空轉(zhuǎn)而停止向儲氣筒供氣。儲氣筒最高氣壓為。當(dāng)踩下制動踏板時，通過拉桿機構(gòu)操作制動閥，使制動閥上、下兩腔的進(jìn)氣口分別與本腔的出氣口相通，使儲氣筒前、后腔的壓縮空氣得以分別通過制動閥的上、下腔進(jìn)入后制動氣室和前制動氣室，從而促動制動器進(jìn)入工作。當(dāng)放松制動踏板時，制動閥使制動氣室通大氣，以解除制動。制動氣室內(nèi)建立

23、的氣壓越高，則制動器產(chǎn)生的制動力矩越大。因此，為了保證行車制動的漸進(jìn)性，制動閥應(yīng)具有隨動作用，即保證制動氣室內(nèi)的壓力與踏板行程成一定的遞增函數(shù)關(guān)系【】。汽車氣制動閥的概述汽車氣制動閥的原理氣制動閥是氣壓行車制動系的最主要控制裝置，用以起隨動作用并保證給司機有足夠強的踏板感，即在輸入壓力一定的情況下，使其輸出壓力與輸入的控制信號踏板行程和踏板力成一定的遞增函數(shù)關(guān)系。制動閥輸出壓力可以作為促動管路壓力直接輸入到傳動裝置的制動氣室，但必要時也可作為控制信號輸入另一控制裝置（如繼動閥）。北京工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文一推桿；一閥體；上活塞；一回位彈簧：上閥門；下活塞；回位彈簧；橡膠彈簧；一回位彈簧；下閥門。

24、圖串聯(lián)雙腔氣制動閥示意圖圖為串聯(lián)雙腔氣制動閥的結(jié)構(gòu)簡圖。串聯(lián)雙腔氣制動閥主要由推桿、閥體、上閥門、下閥門、上活塞、下活塞、橡膠彈簧、回位彈簧等零件組成。制動時，由踏板力產(chǎn)生的推桿力通過制動閥的推桿，橡膠彈簧作用在上活塞上，上活塞下移先接觸上閥門消除排氣間隙，使上出氣腔與外界隔離，隨即推動上閥門離開閥座，儲氣罐與上出氣腔連通，氣壓為的壓縮氣體經(jīng)上閥門節(jié)流壓力降為并輸出至前輪制動氣室，同時上閥門帶動下活塞下移至下閥門并推動下閥門離開閥座，使下進(jìn)氣腔與下出氣腔接通，氣壓為的壓縮空氣經(jīng)下閥門節(jié)流壓力降為并輸送至繼動閥，輸出氣壓、又同時分別作用在上活塞和下活塞上，待氣壓升至一定值時，活塞和閥門回升至平衡

25、位置，閥門開度為定值，則制動閥輸出氣壓達(dá)到穩(wěn)定值【。根據(jù)國家相關(guān)行業(yè)規(guī)定，氣制動閥在出廠之前需要檢測的項目有工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的密封性，以及其靜特性【。密封性是指單個測試回路中，貯氣罐內(nèi)每第章汽車氣制動閥檢測裝置方案設(shè)計立方分米的氣體在分鐘內(nèi)的氣壓下降值（為單位），根據(jù)企業(yè)要求制動閥處于枷非工作狀態(tài)，在氣壓下，上、下腔的密封性指數(shù)不大于；處于工作狀態(tài)，在氣壓下，上、下腔的密封性指數(shù)不大于。在靜特性是指在每一平衡狀態(tài)下，輸出氣壓：與推桿行程（或角位移口、或操縱力、或控制氣壓）的關(guān)系曲線。與汽車氣制動閥相關(guān)的汽車制動故障及原因汽車行駛安全性與制動系的可靠性密切相關(guān)，基于課題所研究的氣制動閥檢測裝

26、置，經(jīng)過北京四季青液壓件廠的相關(guān)研究人員的幫助，了解到汽車氣制動閥對大型商用汽車制動過程中帶來的常見故障及原因。最主要的故障就是因為制動閥密封不嚴(yán)而帶來的氣壓降低，從而導(dǎo)致制動力降低或者制動失靈。而造成制動閥密封不嚴(yán)的原因又是多種多樣的，其主要原因有以下幾種：制動閥類產(chǎn)品主要是鋁合金和鋅合金的壓鑄件，其在生產(chǎn)過程中往往有少量的針孔、縮孔等缺陷，在零件已完成加工后，有時候能在檢測裝置上檢測出問題，但也有檢測不出來的情況，等總裝到汽車上后，往往出現(xiàn)問題很難查找原因，給安全行車造成極大的隱患。目前，為了克服這一制造缺陷，多數(shù)閥類廠家已經(jīng)開始使用真空滲補工藝，這一工藝可以有效的解決鑄造產(chǎn)品中存在的針孔

27、、氣孔、砂孔等問題【。制動閥的密封性能與清潔度有很大關(guān)系，制動閥中過多的雜質(zhì)會是制動閥的密封性能變差。源頭上造成制動閥不清潔的原因是由于整車制造商對裝配現(xiàn)場管理混亂，操作工藝落后，其表現(xiàn)在：管路清潔度差。有的在生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)現(xiàn)場管理混亂，尼龍管、管接頭、閥類件無任何防塵措施的隨意堆放，灰塵、雜質(zhì)很容易進(jìn)入制動管路中。閥類件螺紋管接頭違規(guī)擰緊。按規(guī)定必須先將螺紋對正后，手動扳手?jǐn)Q緊并達(dá)到規(guī)定擰緊力矩。實際操作時，有些操作者為了節(jié)省時間直接用氣動工具擰緊，由于擰緊時沖擊力矩過大，或螺紋未很好對正，擰緊過程中閥體螺紋接口上容易擠出鋁屑，一旦進(jìn)入閥內(nèi)密封面上就會產(chǎn)生漏氣【。當(dāng)整車出廠后，在行車過程中，往

28、往還有兩種情況可以使雜質(zhì)進(jìn)入制動閥中。第一，壓縮空氣中含有的水分和灰塵等雜質(zhì)。一般情況下，空壓機的進(jìn)氣取自經(jīng)過濾清后的發(fā)動機迸氣系統(tǒng)，輸出的壓縮空氣經(jīng)過空氣干燥器（或調(diào)壓閥、濕貯氣筒等）以分離水分和雜質(zhì)，但仍不能徹底清潔壓縮空氣，其中含有的水分、雜質(zhì)滯留在氣管路的各個部分，使其產(chǎn)生腐蝕。從使用中損壞的閥類件拆檢分析，產(chǎn)生漏氣故障絕大多數(shù)是因為氣管路北京業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文清潔度差導(dǎo)致的。第二，管路中鋼管、貯氣筒等的內(nèi)表面雖經(jīng)防腐處理，但長期使用后內(nèi)壁受水分腐蝕而易造成脫皮。涂有潤滑脂的閥內(nèi)運動件（活塞或柱塞）依靠橡膠形圈或形圈密封，如被粘上這些污垢雜質(zhì)，就會加速磨損而導(dǎo)致漏氣。制動閥的平衡彈簧也

29、是容易存在問題的一個地方，主要表現(xiàn)在：當(dāng)踩下制動踏板時，制動有效，而松開制動踏板時制動狀態(tài)仍不能解除。造成這種現(xiàn)象的原因就是因為制動閥的平衡彈簧被卡，不能使上活塞復(fù)位，這樣放松了制動踏板，但制動仍不能解除。通過分析，在氣制動系中，造成車輛制動不良或制動失效最主要的原因使制動閥密封性能不好。所以在對車輛進(jìn)行保養(yǎng)的時候，要重點檢測這些部位。應(yīng)堅持經(jīng)常放出濕儲氣筒中的油、水、污物，并在定期保養(yǎng)時檢修制動閥，更換變形、損壞的密封圈，保證制動閥的工作性能。氣制動閥性能測試要求氣制動閥屬于汽車制動系的閥類產(chǎn)品，為了其安全性能的要求，在滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，北京四季青液壓件廠對汽車氣制動閥生產(chǎn)線提出的流

30、水線檢測項目有：工作狀態(tài)密封性，非工作狀態(tài)密封性，靜特性的檢測。密封性、靜特性測試系統(tǒng)試驗臺主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和使用環(huán)境（）試驗臺符合以下汽車標(biāo)準(zhǔn)：汽車與掛車氣壓控制裝置臺架試驗方法；（室）汽車與掛車氣壓控制裝置通用技術(shù)條件；（）電源動力：一，；（）使用環(huán)境：介質(zhì)：空氣，溫度：濕度：；（）工作壓力：最大；密封性測試內(nèi)容及原理密封性測試包括工作狀態(tài)密封性測試和非工作狀態(tài)密封性測試。工作狀態(tài)密封性測試是指在額定的工作氣壓下，在單個測試回路中，貯氣罐內(nèi)每立方分米的氣體第章汽車氣制動閥檢測裝置方案設(shè)計在分鐘內(nèi)的氣壓下降值不大于；非工作狀態(tài)密封性測試是指在額定的工作氣壓下，在單個測試回路中，貯氣罐內(nèi)每立方分米

31、的氣體在分鐘內(nèi)的氣壓下降值不大于。根據(jù)根據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)，氣制動閥密封性試驗裝置原理圖如圖所示：一氣源；一截至閥：。貯氣罐；一壓力表（精度不低于級）；一試件圖氣制動閥密封性試驗裝置原理圖試驗條件：、環(huán)境溫度為室溫；、封閉影響試驗的連接口；、試驗壓力不低于額定工作壓力；、截止閥到試件之間的輔助容積不大于試驗程序：根據(jù)試件功能和結(jié)構(gòu)特點，按圖的形式使試驗裝置與試件接口連結(jié)分別進(jìn)行各個回路的試驗。非工作狀態(tài)密封性測試：開啟截止閥，使壓力表達(dá)到規(guī)定的工作氣壓，關(guān)閉截止閥，測定密封性指數(shù)。工作狀態(tài)密封性測試：使試件處于全工作狀態(tài)，同非工作狀態(tài)。靜特性測試內(nèi)容及原理靜特性測試內(nèi)容是在系統(tǒng)工作，推桿頂閥芯移動過程中

32、，通過分析行程及由傳感器采集到的頂桿的推桿力及閥內(nèi)兩個腔的氣壓、之間的靜特性關(guān)系曲線，來達(dá)到對產(chǎn)品性能的評判。北京工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文根據(jù)根據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)，氣制動閥靜特性試驗裝置原理圖如圖所示：卜一氣源；一調(diào)壓閥；一貯氣罐；一壓力表（精度不低于級）：一傳感器（行程、角位移或力）；一試件；一儲氣罐；一壓力傳感器圖氣制動閥靜特性試驗裝置原理圖試驗條件：、輸人壓力；、環(huán)境溫度為室溫；、封閉影響試驗的連接口；、試驗壓力不低于額定工作壓力；、截止閥到試件之間的輔助容積不大于試驗程序及性能要求：接通氣源，使推桿（踏板、拉臂或手柄）行程或控制氣壓由零逐漸增至最大，至少達(dá)到個壓力級別，記錄輸出氣壓與推桿（踏板、拉臂

33、或手柄）行程（或角位移）和推桿（踏板、拉臂或手柄）力（或控制氣壓）的關(guān)系。靜特性首先應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計要求。并且在靜特性范圍內(nèi)應(yīng)保持隨動平衡。氣制動閥檢測裝置測試方案和氣路原理氣制動閥檢測裝置方案（）采用汽缸直接夾緊（松開）工件方案。其特點為，個輸出、入口的密封靠獨立的汽缸來完成。這一方案可使結(jié)構(gòu)簡化，消除油污染，松開工件時密封頭會自動退開一個距離，方便工人裝卸工件；第章汽車氣制動閥檢測裝置方案設(shè)計（）推桿（踏板、拉臂或手柄）行程的產(chǎn)生，依靠特制的“驅(qū)動部件來完成。對推桿移動的結(jié)構(gòu)包括步進(jìn)電機、聯(lián)軸器和滾珠絲杠，并且在滾珠絲杠端部裝有力傳感器，傳感器的頭部頂在推桿上。行程的大小由控制系統(tǒng)施加給步進(jìn)

34、電機的指令來確定，力則從傳感器讀出。（）壓力，信號的拾取采用氣壓傳感器，將氣壓轉(zhuǎn)變成電信號。同時給每個氣壓傳感器所在回路上各自配上一個壓力表，表頭在操作工人面前，可以一目了然的看到氣路中壓力的變化，同時可以防止氣壓傳感器由于受到干擾，但是還有正確讀數(shù)時，造成的漏檢。（）控制系統(tǒng)采用目前技術(shù)成熟性能可靠的工控機總線系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)豐富的軟硬件資源，開發(fā)滿足測試要求的的接口電路和專用軟件。操作系統(tǒng)：，開發(fā)工具：。氣制動閥檢測裝置氣路原理檢測裝置采用壓縮空氣，等同于真實的工作環(huán)境，為檢測過程和試驗操作帶來了很大的方便。氣路設(shè)計的合理是檢測氣制動閥性能達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。汽車氣制動閥檢測裝置的氣動原理圖如圖所

35、示。本檢測裝置一共采用了塊級精密壓力表配合氣壓傳感器一起使用，起到雙保護(hù)作用。用到兩個二位五通電磁閥控制送氣缸和密封氣缸，送氣缸是起到夾緊工件作用，密封氣缸頂桿前加上橡膠密封墊起到對氣制動閥的進(jìn)氣口和出氣口起到密封作用。一共采用個二位二通電磁閥和個兩位三通電磁閥來控制測試氣路的通斷。非工作狀態(tài)密封性能測試時，送氣缸和密封缸工作后，開啟電磁閥、，等待一定時間，使氣罐和氣罐充氣達(dá)到，然后關(guān)閉、，開始測試非工作狀態(tài)密封性，經(jīng)過規(guī)定的測試時間，一般是，當(dāng)氣密性指數(shù)小于時，就認(rèn)為氣制動閥該項檢測合格。工作狀態(tài)密封性能測試時，送氣缸和密封缸工作后，開啟電磁閥、，系統(tǒng)穩(wěn)定一段時間，一般是左右，啟動步進(jìn)電機，

36、當(dāng)步進(jìn)電機帶動頂桿位移值達(dá)到規(guī)定的值時，氣制動閥此時處于工作狀態(tài)，進(jìn)氣口與出氣口已經(jīng)相通，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到規(guī)定值時，開始進(jìn)行工作狀態(tài)密封性能測試，這時關(guān)閉、，經(jīng)過一定的測試時間，一般是后，當(dāng)氣密性指數(shù)小于時，就認(rèn)為氣制動閥該項檢測合格。靜特性測試時，同樣先使送氣缸和密封缸就位，然后開啟電磁閥、北京丁業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，系統(tǒng)穩(wěn)定一段時間，然后開啟步進(jìn)電機，使推桿就位后，就開始靜特性性能測試，同時采樣各個時刻的輸出氣壓，的壓力值和推桿行程的位移值，以及力傳感器的力值。經(jīng)過規(guī)定的時間后，查看輸出氣壓和的差值，同時查看輸出氣壓、與推桿行程和推桿力的關(guān)系，來看氣制動閥是否達(dá)到該項測試的要求。圖氣制動閥檢測

37、裝置氣路原理圖本章小結(jié)本章為汽車氣制動閥測試裝置的要求及總體方案做了介紹。首先介紹汽車制動系和氣制動閥工作原理及工作性能，分析了影響氣制動閥性能的因素，介紹了相關(guān)測試內(nèi)容和原理。最后對整個測試裝置方案和測試的氣路原理作了詳盡的闡述。第章汽車氣制動閥測試裝置的硬件平臺第章汽車氣制動閥測試裝置的硬件平臺本測試裝置的硬件由測試對象氣制動閥、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)組成。原理圖如圖所示。圖測控裝置硬件平臺原理圖氣制動閥測試裝置的組成及特點汽車氣制動閥性能檢測裝置試驗臺是用來對汽車氣制動閥的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行綜合檢驗的裝置，本裝置具有清潔環(huán)保、操作簡單、檢驗精度高及測試效率高等優(yōu)點，并可根據(jù)測試結(jié)果

38、判斷產(chǎn)品是否合格?？蓪ζ嚉庵苿娱y進(jìn)行如下方面的檢測：氣制動閥工作狀態(tài)密封性檢測，氣制動閥非工作狀態(tài)密封性檢測，氣制動閥靜特性測試。測試裝置外觀如圖所示：斤胤：聶磷匐圖氣制動閥測試臺外形結(jié)構(gòu)圖雹仂（）組成本裝置主要由機械和電控兩部分組成。機械部分位于操作臺上面，在操作臺后面可以打開門，里面有氣路部分和電路部分。（）特點本裝置采用合理的機械結(jié)構(gòu)、高性能的工控機和高精度傳感器；所測結(jié)果精度高、穩(wěn)定性好；可對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制；操作簡單，檢測結(jié)果可直觀地反映在顯示屏上，并可將所測結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中，供日后打印或查閱。（）操作臺機械部分操作臺機械部分如圖所示。圖中序號所表示的機構(gòu)和零部件分別為：梯

39、形支架，加載支架，步進(jìn)電機，位移傳感器，傳動裝置，力傳感器，被測試件，密封缸，密封堵頭，送汽缸，汽缸支架第章汽車氣制動閥測試裝置的硬件平臺圖操作臺機械部分工作圖由于工件的個輸入、輸出口的高低可能有少許不平，因此每個孔都分別需要用一個汽缸推動密封頭對其進(jìn)行密封，這樣才能補償不同密封面少許高低差異對密封效果的影響。水平送汽缸推動密封對工件進(jìn)行夾緊，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，讓該汽缸與密封頭同軸，從而獲得可靠的密封效果。為了方便工人裝卸工件，試驗完畢后，密封頭向右側(cè)移出左右。在工件的前后各有個采用單桿雙作用薄型標(biāo)準(zhǔn)汽缸，除用來夾緊工件外，還用來對前后兩邊的、四個口進(jìn)行密封。個汽缸并聯(lián)在一起，汽缸前后的氣管分別與

40、二位五通閥的兩個輸出口連接。針對工件的、四個的氣孔相對的位置，分別有一個密封頭，密封頭位圓柱形，其端部安置有直徑約的特制厚橡皮墊（中間有孔），側(cè)面有管接頭分別與工件的氣孔連通。每個密封頭的另一端都用螺紋與對應(yīng)汽缸的活塞桿連接。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡在氣制動閥檢測裝置中，需要用到路模擬量信號，和若干路數(shù)字量輸入輸出信號，同時還要對步進(jìn)電機進(jìn)行時序控制。進(jìn)過綜合比較，決定采用研華公司出品的多功能數(shù)據(jù)采集卡，工控機加數(shù)據(jù)采集卡的方案可以實現(xiàn)較強的靈活性和可靠性，同時也使控制面向?qū)ο蠡?，使控制簡單易行。多功能?shù)據(jù)采集卡如圖所示。是臺灣研華公司推出的用于工控機的高性能多功能數(shù)據(jù)采集卡，該卡具有個）數(shù)據(jù)采

41、集通道和個數(shù)據(jù)輸出通道，在（直接數(shù)據(jù)存?。┓绞较?，其最大采樣頻率可達(dá)到，轉(zhuǎn)換支持三種觸發(fā)方式：軟件觸發(fā)、可編程計時器觸發(fā)和外部脈沖觸。由于數(shù)據(jù)采集卡有很完善的軟件支持，可在，等多種開發(fā)軟件環(huán)境下使用，因而在許多工業(yè)測控領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用【】。是一款總線的半長卡，它能夠為及其兼容系統(tǒng)提供五種測量與控制功能，這些功能包括：轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出及北京工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文計數(shù)器定時器功能，該卡提供路位模擬量輸入，路位模擬量輸出，路數(shù)字輸入，路數(shù)字輸出和一個可編程計數(shù)器定時器。由于氣制動閥檢測是要求高精度，高可靠性，所以選用不僅要選擇高精度高性能的傳感器，還要配合以高轉(zhuǎn)換精度的數(shù)據(jù)采集卡才能實現(xiàn)可靠性方面的要求。數(shù)據(jù)采集卡完全滿足氣制動閥的測試要求。因為一般對工業(yè)傳感器和變送器的相對誤差在以上的系統(tǒng)，位己滿足要求，而對于工業(yè)傳感器和變送器的相對誤差在以下的系統(tǒng)，一般要用位的。采用的是位的，精度可以達(dá)到：滿刻度值”屹。同時，該數(shù)據(jù)采集卡有很強的抗干擾能力。圖采集卡布局圖一數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)與原理一卡是外界電信號與計算機之間的橋梁，它不但具有數(shù)據(jù)采集的功能，還具有信號輸入和輸出的功能。它能把從外界獲得的各種電信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換