CN110426214A - 一种汽车制动总成制动力测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车制动总成制动力测试台。该测试台是基于将制动盘在气动制动器加压夹紧下，不断运动与气动制动器产生摩擦来模拟制汽车制动总成的制动过程设计的。该测试台包括传动机构、气动制动器、固定板、支撑板、液压缸组件、传感器、传感器导向和plc电路等。该测试台可以分别进行制动力测试与寿命测试，在进行制动力测试时，制动盘和气动制动器只需要一次相对滑动实验，计算所得扭矩数据即为制动盘的制动力；在进行制动盘寿命实验时，设置最小制动力矩，测试台将制动盘与气动制动器反复摩擦，摩擦过程中制动片因为机械疲劳损耗摩擦力会降低，当制动盘的摩擦扭矩小于设定值时即停止运动并保存数据，所记录的摩擦次数为制动盘寿命。

Description

一种汽车制动总成制动力测试台

技术领域

本发明涉及汽车制动总成领域，具体涉及一种汽车制动总成制动力测试台，由plc控制主电路运行，控制台电脑设置参数，处理并储存传感器输出汽车制动总成制动力和制动片寿命的相关数据。

背景技术

汽车制动总成是维系车辆道路安全行驶的重要部件，是汽车至关重要的一部分，关系到人身安全。但在实际工作中由于工作压力高、持续时间长、温度变差大等多重影响因素，且在不同的温度，不同的车速，不同制动压力的情况下的性能有很大的不同，因此制动片的常见故障会较复杂，对于汽车安全行驶制动来说最主要的依旧是其制动性能。汽车制动总成的制动性表现在机车行驶过程中能否良好地控制机动车安全、有效地减速和停车，同时即使在没有驾驶员的情况下，也能停在上、下坡道上，实现驻车制动。制动能力好坏的主要参数是制动扭矩，当制动扭矩小于最低设置扭矩时，机动车将不能很好地制动，会存在一定安全隐患。本发明着重检测当存在制动条件时，制动总成的制动扭矩数值是否符合制动要求，以及当制动条件一直存在时其制动寿命。

现如今一般的检测方式采用整车制动测试，但汽车制动影响因素较多，关键部位不能检测到位，且对于测定总成具体制动能力方面没有数据，本发明通过测定曲线，可以科学地检测制动总成是否合格以外，还可以用于汽车制动总成寿命试验，在实验条件下，为研发单位提供数据参考与产品检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种汽车制动总成制动力测试台，该测试台基于负反馈系统液压驱动，不仅能够测定汽车制动总成的工作扭矩来判断是否合格，还能够测定其使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，该测试台包括：传动机构、气动制动器、固定板、支撑板、座板、液压缸组件、上插销、传感器、下插销、传动轴、传感器导向座和传感器导向；

所述传动机构包括第一制动盘、第二轴法兰、第二制动盘、第一轴法兰、推动力臂、垫板、主轴和轴承座；所述第一制动盘通过第二轴法兰与第一轴法兰连接，所述第一制动盘和第二轴法兰之间通过螺孔连接，所述第一轴法兰与推动力臂固定连接并与主轴相连，所述主轴由两个轴承座支撑固定，保障其平稳运行，所述第二制动盘通过垫板与推动力臂连接；所述推动力臂能够带动主轴和两个制动盘转动，可以安装不同尺寸的制动总成；

所述气动制动器的外侧板与固定板固定连接，内侧板可以随气动条件运动，所述气动制动器在运作时，以一定的压力将制动盘夹紧进行摩擦测量；所述固定板通过若干螺栓与支撑板固定连接，所述支撑板与座板固定连接；

所述液压缸组件通过传动轴与传感器导向连接，整个测试台由液压缸组件推动力推动，液压缸组件通过传动轴将推力传动至传感器导向；所述上插销和下插销分别过盈配合安装于传感器导向的上下两个槽孔中，能够随着传感器导向的滑动而运动；所述传感器导向安装在传感器导向座上，所述传感器导向座与推动力臂固定连接，当传感器导向在传感器导向座内相对滑动时，下插销与传感器接触并相互作用。

进一步地，该测试台还包括座脚、台面、立柱和支撑固定板；所述台面用于固定所述传动机构，台面通过四根立柱支撑在座板上，座板与座脚固定连接，所述座脚固定在地面上；所述支撑固定板固定在座板上，并与支撑板固定。

进一步地，所述液压缸组件的推杆接头与传动轴形成转动副连接，液压缸推动时接头与传动轴可以相对转动；并采用限位传感器限定液压缸组件的推程；所述传动轴两侧穿过传感器导向，并在两侧末端加装法兰盘通过螺栓固定，限制传感器导向的相对转动。

进一步地，所述传感器导向座上开有一段凹槽，用于上下接触固定传感器，传感器与推动力臂顶端相连接。

进一步地，所述第一制动盘的直径小于第二制动盘。

进一步地，所述传感器导向在传感器导向座内相对滑动时，所述下插销推动传感器从而使推动力臂运动，此时，传感器测得的压力值为力臂面垂直正压力。

进一步地，汽车制动总成制动力测试台由plc电路控制，该电路包括可编程控制器、电源开关、电磁液压阀、气动阀、中间继电器、液压马达、交流接触器。

可编程控制器包含一个plc及一个数模转换器扩展单元，可编程控制器上部分x接口为信号输入端，包括开关输入、限位传感器输入；下部分y接口为信号输出端，中间继电器KM1、中间继电器KM2、中间继电器KM3和中间继电器KM4的线圈一端均与可编程控制器的y接口连接，中间继电器KM1、中间继电器KM2、中间继电器KM3和中间继电器KM4的线圈另一端接地；中间继电器KM2的常开触点一端与电磁液压阀接通端连接，KM2的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM3的常开触点一端与电磁液压阀变向端连接，KM3的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM4的常开触点一端与气动阀连接，KM4的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM1的常开触点一端与交流接触器的线圈一端连接，交流接触器的线圈另一端接地，KM1的常开触点另一端接高压电源，交流接触器的常开触头与液压马达连接。

可编程控制器中的数模转换器扩展单元和传感器连接，将传感器发送的模拟信号转化为数字信号进行传输；电源开关由线路L和N接线供电，为可编程控制器中的plc提供稳定的低压直流电；液压马达通过交流接触器与高压电源连接。

进一步地，一个中间继电器有8个接口，左右各4个，左边编号从上至下分别为1、3、5、7，右边为2、4、6、8，接口编号为7和8是线圈接口，当7和8号接口通电时，3号和5号接口、4号和6号接口连接，若不通电，则1号和5号接口、2号和6号接口连接。

本发明的有益效果是：本发明全自动运行，安全可靠，测试结果将自动存储入电脑，并且控制面板含有急停按钮，一旦有意外情况按下后机器停止运行。控制电路则编写入plc，通过中间继电器控制各种执行器，plc将自动对比监测扭矩数据与设定参数。本发明采用来回推拉式结构，减少运动空间，方便操作保养，并采用限位传感器限定液压缸组件的推程。在制动总成寿命测试中，液压缸推程是需要制动片与制动器相互摩擦，而回程则不需要进行摩擦，制动盘只需测定单向运动的摩擦制动性能，整个测试过程全自动化，不需要人员参与，当测定扭矩低于设定值时，测试结束，实验数据及图片自动保存。

附图说明

图1是汽车制动总成制动力测试台结构示意图；

图2是汽车制动总成制动力测试台传动结构爆炸示意图；

图3是汽车制动总成制动力测试台plc信号输入输出分配图；

图4是汽车制动总成制动力测试台硬件主电路控制简图；

图5是汽车制动总成制动力测试台总电路接线图；

图6是中间继电器接口示意图；

图中：1.第一制动盘；2.轴法兰；3.第二制动盘；4.轴法兰；5.推动力臂；6.垫板；7.主轴；8.轴承座；9.气动制动器；10.固定板；11.支撑板；12.座板；13.座脚；14.台面；15.立柱；16.液压缸组件；17.支撑固定板；18.上插销；19.传感器；20.下插销；21.传动轴；22.传感器导向座；23.传感器导向。

具体实施方式

根据QC/T316-1999《汽车行驶制动器疲劳强度台架试验方法》，制动器按照与实车安装方式一致的条件下安装于本发明实验装置，力臂带动制动盘转动，当制动器以一定的压力制动时，制动片在制动压力下与制动盘产生摩擦。测试台所测工作扭矩即是制动片与制动盘产生的摩擦力矩，是制动盘制动能力的直观体现。若所测的制动盘工作扭矩小于该汽车行驶制动器的行业标准，则判定其为不合格。寿命测定是按照一定的汽车工业标准，将被试制动器总成安装于试验台上，施以制动压力，在规定的转角，频率及制动保持时间内，往复扭转。在制动片与制动盘产生的摩擦力的作用下，制动片规定部位会产生永久变形，导致摩擦力会逐渐降低，当摩擦力矩小于该汽车行驶制动器的行业标准时，所往复扭转的次数既为摩擦片使用寿命。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-2所示，一种汽车制动总成制动力测试台，该测试台包括：传动机构、气动制动器9、固定板10、支撑板11、座板12、座脚13、台面14、立柱15、液压缸组件16、支撑固定板17、上插销18、传感器19、下插销20、传动轴21、传感器导向座22和传感器导向23；

所述传动机构包括第一制动盘1、第二轴法兰2、第二制动盘3、第一轴法兰4、推动力臂5、垫板6、主轴7和轴承座8；所述第一制动盘1的直径小于第二制动盘3。第一制动盘1通过第二轴法兰2与第一轴法兰4连接，所述第一制动盘1和第二轴法兰2之间通过螺孔连接，所述第一轴法兰4与推动力臂5固定连接并与主轴7相连，所述主轴7由两个轴承座8支撑固定，保障其平稳运行，所述第二制动盘3通过垫板6与推动力臂5连接；所述推动力臂5能够带动主轴7和两个制动盘转动，可以安装不同尺寸的制动总成；

所述气动制动器9的外侧板与固定板10固定连接，内侧板可以随气动条件运动，所述气动制动器9在运作时，以一定的压力将制动盘夹紧进行摩擦测量；所述固定板10通过若干螺栓与支撑板11固定连接，所述支撑板11与座板12固定连接；

所述台面14用于固定所述传动机构，台面14通过四根立柱15支撑在座板12上，座板12与座脚13固定连接，所述座脚13固定在地面上；所述支撑固定板17固定在座板12上，并与支撑板12固定。

所述液压缸组件16的推杆接头与传动轴21形成转动副连接，液压缸推动时接头与传动轴可以相对转动，并采用限位传感器限定液压缸组件的推程；所述传动轴21两侧穿过传感器导向23，并在两侧末端加装法兰盘通过螺栓固定，限制传感器导向23的相对转动。整个测试台由液压缸组件16推动力推动，液压缸组件16通过传动轴21将推力传动至传感器导向23；所述上插销18和下插销20分别过盈配合安装于传感器导向23的上下两个槽孔中，能够随着传感器导向23的滑动而运动；所述传感器导向23安装在传感器导向座22上，所述传感器导向座22上开有一段凹槽，用于上下接触固定传感器19，传感器19与推动力臂5顶端相连接。传感器导向座22与推动力臂5固定连接，传感器导向23在传感器导向座22内相对滑动时，所述下插销20推动传感器19从而使推动力臂5运动，此时，传感器19测得的压力值为力臂面垂直正压力。

由于汽车制动摩擦扭矩较大，最大设计量程为32000N·M，一般的静扭矩传感器无法满足其测量要求与精度要求，若选择大量程的扭矩传感器，则制造成本太高，故兼顾成本后选择压力传感器作为测量，当液压缸组件推动力臂时，压力传感器测得其推动压力，从而计算得到摩擦转动扭矩。为减少计算测量误差，当液压缸推动时，液压杆垂直向上移动，与传动轴相对旋转推动传感器导向，使其对力臂的推动力始终与力臂垂直，因此传感器测得推力F至主轴旋转中心距离L始终不变。且力臂起主要推动功能，其强度设计、稳定性结构设计对于满足安全与应用也有较高的要求，且力臂与主轴通过轴法兰连接必须尽可能牢固，因此螺纹孔较多，直径较大，制动盘和法兰盘通过螺栓连接。

汽车制动总成制动力测试台控制部分中只有电机启动、电机停止和急停开关是手动物理开关，在控制台上有手动下压按钮；测试开始和测试停止是软件控制开关，在电脑端进行控制；限位开关是传感器控制开关，通过传感器接受输入信号控制。

如图3-5所示，汽车制动总成制动力测试台由plc电路控制，plc根据程序控制气动阀和电磁液压阀的工作，电磁液压阀控制液压缸的推动或拉伸，不断变换着制动盘的旋转方向；气动阀控制气动制动器的工作，当它工作时，气动制动器将检测的制动盘夹紧模仿汽车制动动作，当制动盘移动到设定位置或其摩擦扭矩小于设定值或人为停止实验时，气动阀换向，气动制动器松开。轴承座支撑主轴转动，并分担径向力保持稳定。固定板起固定气动制动器的作用，与支撑板螺栓连接。

所述plc电路包括可编程控制器、电源开关、电磁液压阀、气动阀、中间继电器、液压马达、交流接触器。

其连接方式及主要运作功能为：可编程控制器选用三菱FX-3U，包含三菱plc及一个数模转换器扩展单元，三菱FX-3U上部分x接口为信号输入端，主要包括开关输入、限位传感器输入；下部分y接口为信号输出端，主要控制电磁液压阀、气动阀和液压马达，由于输出信号电压较小不足以进行驱动，故以中间继电器间接控制。其中，中间继电器KM1、中间继电器KM2、中间继电器KM3和中间继电器KM4的线圈均与可编程控制器的y接口连接，中间继电器KM2的常开触点与电磁液压阀接通端连接，中间继电器KM3的常开触点与电磁液压阀变向端连接，中间继电器KM4的常开触点与气动阀连接，中间继电器KM1的常开触点与交流接触器的线圈连接，交流接触器的常开触头与液压马达连接。

数模转换器扩展单元和压力传感器连接，主要功能是将传感器发送的模拟信号转化为数字信号进行传输。电源开关由线路L和N接线供电，其主要功能是给plc提供稳定的低压直流电。液压马达通过交流接触器与高压电源连接。如图6所示，一般一个中间继电器有8个接口，左右各4个，左边编号从上至下分别为1、3、5、7，右边为2、4、6、8,接口编号为7和8是线圈接口，当7和8号接口通电时，3号和5号接口、4号和6号接口连接，若不通电，则1号和5号接口、2号和6号接口连接。由此以中间继电器KM1为例描述plc间接控制交流接触器：中间继电器7号接口接plc的Y0，8号接口接地，5号接口接高压电源，3号接口接交流接触器线圈一端，交流接触器线圈另一端接地。当plc控制Y0输出信号时，中间继电器7号和8号接口通电，3号和5号接口相连，电流流通交流接触器，液压马达工作；当plc控制Y0不发信号时，中间继电器断开接口3和接口5，交流接触器断电，液压马达不工作。其余中间继电器控制可同理间接控制电器元件。

本发明的工作过程如下：控制柜要离开机器主机最少1m的距离。旋转总开关，再旋转“电源/急停”按钮开机，等待系统启动。

当系统启动后，点开电脑桌面上测试系统软件。进入主菜单界面，点击主界面制动力测试按钮，进入制动力测试界面。由于plc输出电压不能直接驱动液压缸阀，通过中间继电器间接控制。在控制面板按下电机启动按钮，plc接收开关信号，驱动中间继电器KM1，中间继电器衔铁闭合，主电路电机线路闭合，油泵液压马达开始工作，在软件显示界面按下测试开始按钮。测试开始，plc发出信号分别控制中间继电器KM4和中间继电器KM2，中间继电器KM4接通气动阀工作，气动制动器将制动盘夹紧，中间继电器KM2接通电磁液压阀接通端，换向阀接通，液压缸阀打开，液压缸推动力臂旋转，制动盘与制动器之间开始摩擦。由于机器结构较大，故采用来回推拉式结构，减少运动空间，方便操作保养。当力臂旋转到预定位置时，限位传感器传输信号，plc接收信号后分别控制中间继电器KM3将电磁液压阀变向端通电使液压缸换向及中间继电器KM4断开气动阀，气动制动器泄压放开制动盘。液压缸拉动力臂回程旋转，直至到达指定位置，限位传感器发出信号，plc接收信号后控制中间继电器KM3断开电磁液压阀变向端，换向阀关闭。测试开始时图上即开始记录测试的制动力曲线，测试完成后软件自动将结果记录。

若进行制动片寿命测试，则具体步骤与测试台的运转会有所改变。当系统启动后，点开电脑桌面上测试系统软件。进入主菜单界面，点击主界面寿命测试按钮，进入寿命测试界面，设定最小制动力。其测试步骤和制动力测试大体相同。在控制面板按下电机启动按钮，plc接收开关信号，驱动中间继电器KM1，中间继电器衔铁闭合，主电路电机线路闭合，油泵液压马达开始工作，在软件显示界面按下测试开始按钮。测试开始，plc发出信号分别控制中间继电器KM4和中间继电器KM2，中间继电器KM4接通气动阀工作，气动制动器将制动盘夹紧，中间继电器KM2接通电磁液压阀接通端，换向阀接通，液压缸阀打开，液压缸推动力臂旋转，制动盘与制动器之间开始摩擦。当力臂旋转到预定位置时，限位传感器传输信号，plc接收信号后分别控制中间继电器KM3将电磁液压阀换向端通电，中间继电器KM2将电磁液压阀接通端断开，使液压缸阀换向及中间继电器KM4断开气动阀，气动制动器泄压放开制动盘。液压缸拉动力臂回程旋转，直至到达指定位置，限位传感器发出信号，plc接收信号后控制中间继电器KM4接通气动阀，使气动制动器加压夹紧制动盘，以及控制中间继电器KM2接通电磁液压阀接通端，同时控制中间继电器KM3关闭电磁液压阀换向端，换向阀换向，液压缸推动力臂向上旋转。以上过程一直循环。因为制动盘在与气动制动器的摩擦过程中，会出现各类机械疲劳及损坏，导致摩擦力，即制动力不断降低。当制动力小于设定值时，计算机发出测试停止信号，测试停止。气缸摩擦板复位，液压缸复位，力臂回到起始位置。实验数据及图片自动保存。若紧急情况下人为停止测试，测试数据需要人为点击保存按钮保存。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，该测试台包括：传动机构、气动制动器(9)、固定板(10)、支撑板(11)、座板(12)、液压缸组件(16)、上插销(18)、传感器(19)、下插销(20)、传动轴(21)、传感器导向座(22)和传感器导向(23)；

所述传动机构包括第一制动盘(1)、第二轴法兰(2)、第二制动盘(3)、第一轴法兰(4)、推动力臂(5)、垫板(6)、主轴(7)和轴承座(8)；所述第一制动盘(1)通过第二轴法兰(2)与第一轴法兰(4)连接，所述第一制动盘(1)和第二轴法兰(2)之间通过螺孔连接，所述第一轴法兰(4)与推动力臂(5)固定连接并与主轴(7)相连，所述主轴(7)由两个轴承座(8)支撑固定，保障其平稳运行，所述第二制动盘(3)通过垫板(6)与推动力臂(5)连接；所述推动力臂(5)能够带动主轴(7)和两个制动盘转动，可以安装不同尺寸的制动总成；

所述气动制动器(9)的外侧板与固定板(10)固定连接，内侧板可以随气动条件运动，所述气动制动器(9)在运作时，以一定的压力将制动盘夹紧进行摩擦测量；所述固定板(10)通过若干螺栓与支撑板(11)固定连接，所述支撑板(11)与座板(12)固定连接；

所述液压缸组件(16)通过传动轴(21)与传感器导向(23)连接，整个测试台由液压缸组件(16)推动力推动，液压缸组件(16)通过传动轴(21)将推力传动至传感器导向(23)；所述上插销(18)和下插销(20)分别过盈配合安装于传感器导向(23)的上下两个槽孔中，能够随着传感器导向(23)的滑动而运动；所述传感器导向(23)安装在传感器导向座(22)上，所述传感器导向座(22)与推动力臂(5)固定连接，当传感器导向(23)在传感器导向座(22)内相对滑动时，下插销(20)与传感器(19)接触并相互作用。

2.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，该测试台还包括座脚(13)、台面(14)、立柱(15)和支撑固定板(17)；所述台面(14)用于固定所述传动机构，台面(14)通过四根立柱(15)支撑在座板(12)上，座板(12)与座脚(13)固定连接，所述座脚(13)固定在地面上；所述支撑固定板(17)固定在座板(12)上，并与支撑板(12)固定。

3.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，所述液压缸组件(16)的推杆接头与传动轴(21)形成转动副连接，液压缸推动时接头与传动轴可以相对转动；并采用限位传感器限定液压缸组件的推程；所述传动轴(21)两侧穿过传感器导向(23)，并在两侧末端加装法兰盘通过螺栓固定，限制传感器导向(23)的相对转动。

4.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，所述传感器导向座(22)上开有一段凹槽，用于上下接触固定传感器(19)，传感器(19)与推动力臂(5)顶端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，所述第一制动盘(1)的直径小于第二制动盘(3)。

6.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，所述传感器导向(23)在传感器导向座(22)内相对滑动时，所述下插销(20)推动传感器(19)从而使推动力臂(5)运动，此时，传感器(19)测得的压力值为力臂面垂直正压力。

7.根据权利要求1所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，该测试台由plc电路控制，该电路包括可编程控制器、电源开关、电磁液压阀、气动阀、中间继电器、液压马达、交流接触器。

可编程控制器包含一个plc及一个数模转换器扩展单元，可编程控制器上部分x接口为信号输入端，包括开关输入、限位传感器输入；下部分y接口为信号输出端，中间继电器KM1、中间继电器KM2、中间继电器KM3和中间继电器KM4的线圈一端均与可编程控制器的y接口连接，中间继电器KM1、中间继电器KM2、中间继电器KM3和中间继电器KM4的线圈另一端接地；中间继电器KM2的常开触点一端与电磁液压阀接通端连接，KM2的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM3的常开触点一端与电磁液压阀变向端连接，KM3的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM4的常开触点一端与气动阀连接，KM4的常开触点另一端接高压电源，中间继电器KM1的常开触点一端与交流接触器的线圈一端连接，KM1的常开触点另一端接高压电源，交流接触器的线圈另一端接地，交流接触器的常开触点与液压马达连接。

可编程控制器中的数模转换器扩展单元和传感器(19)连接，将传感器(19)发送的模拟信号转化为数字信号进行传输；电源开关由线路L和N接线供电，为可编程控制器中的plc提供稳定的低压直流电；液压马达通过交流接触器与高压电源连接。

8.根据权利要求7所述的一种汽车制动总成制动力测试台，其特征在于，一个中间继电器有8个接口，左右各4个，左边编号从上至下分别为1、3、5、7，右边为2、4、6、8，接口编号为7和8是线圈接口，当7和8号接口通电时，3号和5号接口、4号和6号接口连接，若不通电，则1号和5号接口、2号和6号接口连接。