范偉軍，姚富麗，郭 斌，楊維和

（1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.杭州沃鐳智能科技股份有限公司，浙江 杭州 310018）

汽車氣壓控制閥綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)研制

范偉軍1，姚富麗1，郭 斌2，楊維和2

（1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.杭州沃鐳智能科技股份有限公司，浙江 杭州 310018）

依據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)汽車氣壓控制閥綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)，完成2路供氣回路、3路氣壓控制回路、5路出氣負(fù)載回路的測(cè)試管路設(shè)計(jì)，可滿足商用車制動(dòng)系統(tǒng)氣壓控制閥性能測(cè)試的氣路控制要求；完成伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線與旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足制動(dòng)總閥、手閥的靜特性測(cè)試加載要求；設(shè)計(jì)基于低摩擦氣缸的動(dòng)特性加載機(jī)構(gòu)，滿足氣壓控制閥的動(dòng)特性測(cè)試加載要求；設(shè)計(jì)基于研華PCI1716的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，可滿足3路模擬量輸出、40路數(shù)字量輸出、12路模擬量輸入的數(shù)據(jù)采集控制要求。對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，600 s內(nèi)系統(tǒng)密封性＜0.6 kPa，標(biāo)準(zhǔn)差＜0.07 kPa；干燥器切斷壓力均值為745.16 kPa，回座壓力均值為620.25 kPa，回流壓力均值為59.40 kPa，標(biāo)準(zhǔn)差＜1.7 kPa；四回路保護(hù)閥開啟壓力、保護(hù)壓力、關(guān)閉壓力標(biāo)準(zhǔn)差＜2 kPa；氣壓控制閥動(dòng)特性響應(yīng)時(shí)間＜0.4 s，釋放時(shí)間＜0.6s，標(biāo)準(zhǔn)差均＜5ms。測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，滿足測(cè)試需求。

氣壓控制閥；檢測(cè)系統(tǒng)；密封性；靜特性；動(dòng)特性

0 引 言

在商用車氣制動(dòng)系統(tǒng)中，氣壓控制閥起到調(diào)節(jié)制動(dòng)氣壓、保護(hù)氣路的作用，氣閥的性能直接影響行車安全，氣壓控制閥出廠前必須對(duì)其性能進(jìn)行全面檢測(cè)[1]。目前國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)對(duì)制動(dòng)部件的檢測(cè)以手工或半自動(dòng)操作為主，檢測(cè)設(shè)備采用傳統(tǒng)儀表顯示，無(wú)法保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，且設(shè)備檢測(cè)單一，測(cè)試項(xiàng)少，使用效率低[2]，勞動(dòng)強(qiáng)度高；國(guó)外對(duì)汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)側(cè)重于整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的性能檢測(cè)[3-4]，測(cè)試功能齊全，可擴(kuò)展性好，但該類設(shè)備價(jià)格昂貴。商用汽車氣壓控制閥部件品種眾多，有干燥器、四回路保護(hù)閥（簡(jiǎn)稱四保閥）、制動(dòng)總閥、繼動(dòng)閥、掛車閥、感載閥、應(yīng)急繼動(dòng)閥、快放閥等，依據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 37——2011《汽車與掛車氣壓調(diào)節(jié)保護(hù)裝置性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》、QC/T 35——2011《汽車與掛車氣壓控制裝置性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》，氣壓控制性能檢測(cè)包含靜特性、動(dòng)特性、密封性等40余項(xiàng)，把所有的氣壓控制閥性能檢測(cè)集中整合在一個(gè)測(cè)試臺(tái)上，可減少設(shè)備的空間占有率、降低設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用，提高設(shè)備的使用效率。因此研制包含所有氣壓控制閥的綜合性能測(cè)試臺(tái)有重要的實(shí)際意義[5]。

1 測(cè)試需求分析

氣壓控制閥的氣壓控制性能測(cè)試項(xiàng)包括密封性測(cè)試、靜特性測(cè)試、動(dòng)特性測(cè)試等3種測(cè)試類型。氣壓控制閥密封性主要有非工作密封和全工作密封，靜特性是指氣壓控制閥在緩慢制動(dòng)時(shí)氣壓控制閥的輸出氣壓與控制端輸入信號(hào)的關(guān)系[6]，動(dòng)特性是指在緊急制動(dòng)的情況下氣壓控制閥的響應(yīng)特性[7]。

1.1 密封性需求分析

氣壓控制閥的密封膜片和閥座以及殼體等均存在泄露的可能，需要對(duì)氣壓控制閥的密封性進(jìn)行測(cè)試?？傞y、繼動(dòng)閥、掛車閥、快放閥等閥的非工作密封性測(cè)試是指氣壓控制閥只在供氣口有氣壓而控制端無(wú)動(dòng)作狀態(tài)下的密封性，總閥的工作密封性是指總閥加載到最大行程處時(shí)的密封性，繼動(dòng)閥、掛車閥、感載閥、應(yīng)急繼動(dòng)閥的工作密封性是指供氣口和控制口同時(shí)在設(shè)定氣壓下的密封性，手閥和感載閥可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)加載使得手閥和感載閥停在不同的角度來(lái)完成各種工作密封性測(cè)試。依據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 35——2011，密封性測(cè)試采用直壓法，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在常溫和工作氣壓下，5 min內(nèi)非工作密封性指數(shù)不大于10kPa，工作密封性指數(shù)不大于20kPa；依據(jù)客戶要求，測(cè)試系統(tǒng)自身密封性10 min的系統(tǒng)密封泄漏值不超過(guò)3 kPa。目前絕大多數(shù)廠家氣壓控制閥密封性測(cè)試氣壓不超過(guò)1.0MPa。采用量程為1.6MPa，輸出信號(hào)為4~20mA，檢測(cè)精度±0.1%FS的氣壓傳感器[8]，能夠滿足直壓法密封性測(cè)試要求。

1.2 靜特性測(cè)試需求分析

根據(jù)測(cè)試產(chǎn)品的不同，氣壓控制閥靜特性測(cè)試內(nèi)容也不相同。在供氣口1口供氣的情況下，通過(guò)檢測(cè)1口和輸出口氣壓變化情況，可完成干燥器靜特性測(cè)試；分別在供氣口1口供氣的情況下、供氣口失效的情況下、輸出口失效的情況下，檢測(cè)1口和輸出口21口氣壓變化情況，可完成四保閥性能測(cè)試；手制動(dòng)閥和感載閥靜特性是指擺桿角度與輸出口氣壓的關(guān)系；總閥靜特性是指總閥緩慢加載情況下，加載位移與輸出口氣壓、總閥加載力的變化關(guān)系；通過(guò)供氣口1口、控制口4口的持續(xù)供氣，采集控制口與輸出口的氣壓，完成繼動(dòng)閥、應(yīng)急繼動(dòng)閥、掛車閥靜特性測(cè)試；應(yīng)急繼動(dòng)閥靜態(tài)特性測(cè)試，是指通過(guò)供氣口的充排氣，采集供氣口與輸出口氣壓，并繪制氣壓關(guān)系曲線。

不同氣壓控制閥的靜特性測(cè)試壓力要求不一致，同一種閥靜特性測(cè)試項(xiàng)不同，測(cè)試壓力也不完全一樣，綜合檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中壓力需自動(dòng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)不同檢測(cè)項(xiàng)目測(cè)試壓力的自動(dòng)切換。電氣比例閥通過(guò)控制輸入模擬量可精確調(diào)節(jié)輸出氣壓，滿足測(cè)試要求。氣壓控制閥靜特性測(cè)試氣壓一般不超1.0MPa，系統(tǒng)選用FESTO的MPPE-3-1/2-10-010-B型電氣比例閥，其控制電壓輸入為0～10V，壓力輸出范圍為0～1.0MPa，精度為±0.1%FS。

1.3 動(dòng)特性測(cè)試需求分析

氣壓控制閥動(dòng)特性是指在控制端快速加載情況下，輸出端的氣壓響應(yīng)特性。需要檢測(cè)動(dòng)特性的氣制動(dòng)閥包括制動(dòng)總閥、繼動(dòng)閥、掛車閥、快放閥、感載閥。汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 35——2011中規(guī)定：響應(yīng)時(shí)間應(yīng)≤0.4s，釋放時(shí)間應(yīng)≤0.6s。

總閥動(dòng)特性主要檢測(cè)緊急剎車即駕駛員迅速踩下踏板時(shí)的總閥輸出氣壓響應(yīng)能力。亞泰克SDA80×40型低摩擦氣缸加載速度為50～500 mm/s，缸徑80mm，行程為40mm，在500kPa的壓力下，氣缸的加載力達(dá)3200N?？蛰d情況下，氣缸走完15mm的總閥行程需要0.03 s，在負(fù)載端為總閥的情況下，氣缸走完15 mm的行程低于0.2 s，滿足總閥動(dòng)特性檢測(cè)的加載要求。繼動(dòng)閥、掛車閥、快放閥、感載閥動(dòng)特性測(cè)試需在控制口快速供氣，7mm口徑截止電磁閥，管徑為10 mm的氣管，在供氣壓力800 kPa，2 m的供氣管長(zhǎng)度情況下，繼動(dòng)閥、掛車閥、快放閥、感載閥的控制腔在0.2s內(nèi)可達(dá)到最高氣壓，滿足氣壓控制閥動(dòng)特性檢測(cè)要求。

2 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括測(cè)試管路設(shè)計(jì)、加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.1 測(cè)試管路設(shè)計(jì)

汽車氣壓控制閥品種眾多，測(cè)試內(nèi)容也不盡相同，使得測(cè)試管路要求各異，因此需對(duì)測(cè)試管路進(jìn)行設(shè)計(jì)。氣壓控制閥進(jìn)氣口總閥最多，有兩個(gè)進(jìn)氣口，因此系統(tǒng)中需設(shè)置兩個(gè)供氣口，測(cè)試總閥時(shí)兩個(gè)供氣口氣壓相同。掛車閥有3個(gè)控制口，是氣壓控制閥控制口最多的，因此系統(tǒng)中需設(shè)置3個(gè)控制口，測(cè)試掛車閥時(shí)控制1口和控制2口氣壓相同。氣壓控制閥輸出口最多的是四保閥，有4個(gè)輸出口，因此在系統(tǒng)需設(shè)置4個(gè)負(fù)載口。由于干燥器回流壓力測(cè)試需要接一個(gè)80L的儲(chǔ)氣罐，因此在系統(tǒng)中增加了1個(gè)負(fù)載口接儲(chǔ)氣罐，滿足干燥器回流壓力測(cè)試的需要。為了精確控制氣壓，需要在進(jìn)氣端設(shè)置電氣比例閥和調(diào)壓閥滿足測(cè)試時(shí)供氣需求。

綜上所述，測(cè)試系統(tǒng)共設(shè)有2個(gè)供氣口，3個(gè)控制口和5個(gè)負(fù)載口。其中2個(gè)供氣口要求測(cè)試氣壓相同，因此使用一個(gè)電氣比例閥精確提供測(cè)試氣壓，同理控制1口和控制2口共用1個(gè)電氣比例閥，控制3口在測(cè)試時(shí)需求氣壓不同，因此單獨(dú)使用一個(gè)電氣比例閥。

基于以上分析，該系統(tǒng)應(yīng)具有穩(wěn)定提供氣壓的供氣裝置、監(jiān)控氣壓的檢測(cè)裝置以及管路失效模擬裝置，設(shè)計(jì)氣壓控制閥綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)的氣路系統(tǒng)，主要由氣壓傳感器、位移傳感器、電磁閥、氣控閥、電氣比例閥和節(jié)流孔、伺服電機(jī)、力傳感器構(gòu)成，進(jìn)氣口和出氣口安裝有氣壓傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控；進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥分別用于氣體的充放[9]；電氣比例閥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣氣壓的精準(zhǔn)可調(diào)；氣控閥管徑大，可瞬間通大氣，模擬管路爆裂時(shí)的失效情況，而節(jié)流孔用于減小氣體充放速度，模擬管路漏氣時(shí)的失效情況。

2.2 靜特性加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

總閥靜特性是模擬緩慢踩下踏板時(shí)的制動(dòng)情況，靜特性加載速度要求為（0.4±0.1）mm/s，采用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿的直線加載機(jī)構(gòu)滿足靜特性測(cè)試要求，可實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能以模擬不同制動(dòng)狀態(tài)。針對(duì)氣制動(dòng)閥最大行程位移和伺服加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的考慮，位移傳感器選用量程為0～125 mm，對(duì)應(yīng)輸出為4～20mA，線性度為±0.02%FS的電阻式傳感器即可。針對(duì)氣制動(dòng)閥最大加載力約為2 200 N和系統(tǒng)需滿足2~3倍的承壓范圍，力傳感器選用量程為0～5000N，對(duì)應(yīng)輸出為4~20 mA，精度為±0.05%FS的壓電式傳感器。直線加載機(jī)構(gòu)選用額定輸出功率200W，額定轉(zhuǎn)矩0.64N·m，額定轉(zhuǎn)速3000r/min的GYS201D5-RC2型伺服電機(jī)[10]，配套編碼器選用RHY201F5-VV2型驅(qū)動(dòng)器。

總閥靜特性測(cè)試時(shí)由電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿前進(jìn)使頂桿向前運(yùn)動(dòng)直到加載到總閥的最大行程處；為了測(cè)試總閥的動(dòng)特性，需要使用氣缸快速加載到總閥最大行程。直線加載機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、滾珠絲桿、聯(lián)軸器、位移傳感器、氣缸、限位開關(guān)等構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 直線加載機(jī)構(gòu)示意圖

手閥和感載閥性能測(cè)試時(shí)需要擺動(dòng)手閥手柄和感載閥擺桿，角度加載速度調(diào)節(jié)范圍在0~2°/s。旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)選用額定輸出功率400 W，額定轉(zhuǎn)矩1.27N·m，額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min的GYS401D5-RC2型伺服電機(jī)，配套編碼器選用RHY401F5-VV2型驅(qū)動(dòng)器。旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、編碼器、聯(lián)軸器、支座構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)示意圖

2.3 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從檢測(cè)系統(tǒng)氣路可以看出系統(tǒng)有3路模擬量輸出，用于控制電氣比例閥的輸出氣壓；12路模擬量的輸入，用于傳感器的氣壓、位移、力傳感器信號(hào)的采集；40路數(shù)字量的輸出[11]，用于控制電磁閥的工作狀態(tài)和信號(hào)燈的顯示；6路數(shù)字量的輸入，其中5路用于檢測(cè)臺(tái)按鈕的信號(hào)，其他1路用于限位開關(guān)的信號(hào)。因此，系統(tǒng)選用兩塊帶有一個(gè)16位的A/D轉(zhuǎn)換器，提供16路單端式/8路差分式模擬量輸入通道，16路數(shù)字量輸入/輸出通道和兩路模擬量輸出通道，最高采樣速率為250kS/s的研華PCI-1716高精度數(shù)據(jù)采集卡和一塊具有32路隔離數(shù)字量I/O的PCI-1730卡，能夠負(fù)責(zé)數(shù)字量的輸出[12-13]。

為了實(shí)現(xiàn)氣壓信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和電磁閥的通斷，系統(tǒng)以工控機(jī)為控制和處理核心，結(jié)合研華數(shù)據(jù)采集卡PCI-1716和PCI-1730組成控制器處理信號(hào)值，數(shù)據(jù)采集卡的AO通道輸出電壓至電氣比例閥用于調(diào)節(jié)測(cè)試氣壓，數(shù)據(jù)采集卡的AI通道采集氣壓和氣壓傳感器的信號(hào)值，DI信號(hào)用于檢測(cè)故障和處理用戶操作，DO信號(hào)用于控制外部電磁閥的通斷，為了控制直線與旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)的伺服運(yùn)動(dòng)，使用樂(lè)創(chuàng)MPC08控制卡發(fā)送脈沖來(lái)控制伺服電機(jī)前進(jìn)的位移量[14]、旋轉(zhuǎn)角度和電機(jī)加載速度。系統(tǒng)控制如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)控制處理框圖

3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

利用所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)氣壓控制閥的密封性、靜特性、動(dòng)特性各進(jìn)行10次測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，從而檢驗(yàn)氣壓控制閥綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性、可靠性。

3.1 系統(tǒng)密封性數(shù)據(jù)分析

密封性測(cè)試分為進(jìn)氣、平衡、保壓測(cè)試3個(gè)過(guò)程，在測(cè)試產(chǎn)品的密封性之前先要對(duì)系統(tǒng)管路的密封性進(jìn)行檢測(cè)，主要檢測(cè)2個(gè)供氣口、3個(gè)控制口及4個(gè)負(fù)載口的密封性，系統(tǒng)管路的密封性要求為10min泄漏值≤3kPa，測(cè)試時(shí)均為進(jìn)氣時(shí)間30s，平衡時(shí)間120 s，保壓測(cè)試600 s，測(cè)試所得數(shù)據(jù)如表1所示。系統(tǒng)密封性測(cè)試結(jié)果均值≤0.6 kPa，標(biāo)準(zhǔn)差最大值均不超過(guò)0.07kPa，系統(tǒng)的整體密封性滿足要求。

表1 系統(tǒng)密封性測(cè)試結(jié)果

3.2 靜特性測(cè)試分析

氣壓控制閥的靜特性測(cè)試內(nèi)容主要有供氣口與輸出口的氣壓關(guān)系、控制口與輸出口的氣壓關(guān)系、擺桿角度與輸出口氣壓的關(guān)系、加載位移與輸出氣壓及加載力的變化關(guān)系、供氣口及單個(gè)輸出口失效其他輸出口氣壓變化情況。

圖4 干燥器切斷與回座壓力測(cè)試曲線

圖5 回流壓力測(cè)試曲線

干燥器切斷與回座壓力測(cè)試曲線如圖4所示，當(dāng)21口氣壓達(dá)到切斷壓力后，供氣口從排氣口卸載，當(dāng)21口氣壓下降到一定值后，排氣閥門關(guān)閉，供氣口進(jìn)氣，21口氣壓也隨之上升，此時(shí)21口對(duì)應(yīng)的氣壓即為回座壓力?；亓鲏毫y(cè)試曲線如圖5所示，干燥器切斷后21口氣壓開始下降直到趨于穩(wěn)定，21口氣壓值從最大到平衡時(shí)的壓差即為回流壓力，測(cè)試結(jié)果如表2所示。切斷壓力標(biāo)準(zhǔn)差為1.69kPa，回座壓力標(biāo)準(zhǔn)差為0.47 kPa，回流壓力標(biāo)準(zhǔn)差為1.3 kPa，均在合理偏差范圍內(nèi)。

表2 干燥器性能測(cè)試結(jié)果

四保閥開啟壓力測(cè)試曲線如圖6所示，供氣口氣壓上升到一定氣壓后22口開啟，同理其余輸出口依次開啟，測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示，四保閥開啟壓力標(biāo)準(zhǔn)差最大值為1.62kPa。圖7所示為四保閥保護(hù)壓力測(cè)試曲線，當(dāng)輸出口開啟并升到指定氣壓后，使21口緩慢通大氣，其余3個(gè)輸出口氣壓下降到一定值后趨于穩(wěn)定不再下降，再向供氣口快速進(jìn)氣至指定氣壓值，同理可測(cè)得其余3個(gè)口失效狀況，測(cè)量數(shù)據(jù)如表4所示，保護(hù)壓力標(biāo)準(zhǔn)差最大值為2.75 kPa。圖8所示為四保閥關(guān)閉壓力測(cè)試曲線，輸出口全部開啟并升至指定氣壓后，使供氣口通大氣，4個(gè)負(fù)載口氣壓值下降逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定的氣壓值即為對(duì)應(yīng)的關(guān)閉壓力，測(cè)量數(shù)據(jù)如表5所示，關(guān)閉壓力測(cè)試結(jié)果最大標(biāo)準(zhǔn)差為1.13kPa。

圖6 四保閥開啟壓力測(cè)試曲線

圖7 四保閥保護(hù)壓力測(cè)試曲線

表3 開啟壓力測(cè)試結(jié)果

表4 保護(hù)壓力測(cè)試結(jié)果（xˉ：平均值，u：標(biāo)準(zhǔn)差）

表5 關(guān)閉壓力測(cè)試結(jié)果

手閥和感載閥性能曲線如圖9所示，開始時(shí)手閥輸出口氣壓與供氣口氣壓相同[15]，隨著手閥手柄的擺動(dòng)，輸出口在19°時(shí)輸出口氣壓迅速下降，手柄擺到28°時(shí)氣壓下降速率變緩，直到68°時(shí)輸出口氣壓降為零。感載閥在控制端氣壓一定時(shí)，擺桿由過(guò)零點(diǎn)30°向零點(diǎn)方向擺動(dòng)，當(dāng)靠近零點(diǎn)角度時(shí)輸出口氣壓先緩慢的下降，然后在零點(diǎn)角度附近達(dá)到平衡，隨著擺動(dòng)角度的增大，輸出口氣壓開始上升最后趨于穩(wěn)定，同理可測(cè)不同控制氣壓下的感載閥的靜特性。

總閥靜特性測(cè)試曲線如圖10所示，總閥加載到2.7mm處時(shí)，輸出口導(dǎo)通，輸出口氣壓隨著加載位移的增加而上升，總閥加載到12 mm處時(shí)輸出口完全輸出，總閥加載力值同樣也隨著加載位移增加而增大直到平衡，當(dāng)總閥加載到最大行程處時(shí)總閥力值會(huì)迅速增加。

圖8 四保閥關(guān)閉壓力測(cè)試曲線

圖9 手閥、感載閥性能曲線

圖10 總閥性能測(cè)試曲線

繼動(dòng)閥、掛車閥、應(yīng)急繼動(dòng)閥、感載閥靜特性測(cè)試曲線如圖11所示，隨著控制端氣壓達(dá)到一定值后輸出端開啟，然后輸出端隨著控制端氣壓的增加而增加直到氣壓趨于平衡，掛車閥43口靜特性測(cè)試是43口緩慢排氣至一定氣壓值后，輸出口開啟，輸出口氣壓隨著43口氣壓的下降而增加到最大。感載閥擺桿在固定角度時(shí)，輸出口氣壓隨著控制口氣壓上升而上升。

圖11 繼動(dòng)閥、掛車閥、應(yīng)急繼動(dòng)閥、感載閥靜特性曲線

應(yīng)急繼動(dòng)閥供氣測(cè)試曲線如圖12所示，供氣口氣壓升至700kPa后以一定速率排氣，供氣口氣壓下降到160kPa時(shí)輸出口氣壓突然開始增加到600kPa，等到供氣口氣壓下降到零時(shí)，重新向供氣口以一定速率進(jìn)氣，當(dāng)供氣口氣壓上升到310kPa時(shí)輸出口氣壓突然開始下降直到零。

圖12 應(yīng)急繼動(dòng)閥供氣曲線

3.3 動(dòng)特性數(shù)據(jù)分析

動(dòng)特性測(cè)試的是模擬汽車緊急制動(dòng)時(shí)輸出口的響應(yīng)情況，計(jì)算輸出口氣壓從15%上升到85%的升壓時(shí)間和輸出口氣壓從85%下降到15%的降壓時(shí)間。動(dòng)特性測(cè)試曲線如圖13所示,掛車閥41-2口表示掛車閥41口快速充排氣2口氣壓與時(shí)間對(duì)應(yīng)的曲線，其他曲線均表示控制端快速充排氣2口的響應(yīng)情況。測(cè)試數(shù)據(jù)如表6所示，動(dòng)特性測(cè)試結(jié)果表明釋放時(shí)間均不超過(guò)0.6 s，動(dòng)特性響應(yīng)時(shí)間均不超過(guò)0.4s的，且響應(yīng)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差的最大值為4.13ms。

圖13 動(dòng)特性測(cè)試曲線

表6 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

在分析氣壓控制閥工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)汽車制動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了氣壓控制閥綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)，完成測(cè)試管路設(shè)計(jì)、加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)所有氣壓控制閥各進(jìn)行10次性能測(cè)試，系統(tǒng)密封10 min內(nèi)不超過(guò)0.6kPa，標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)0.07kPa；四保閥開啟壓力、保護(hù)壓力、關(guān)閉壓力測(cè)試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)2kPa；氣壓控制閥動(dòng)特性測(cè)試響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)0.4s、釋放時(shí)間不超過(guò)0.6s，標(biāo)準(zhǔn)差均不超過(guò)5ms。試驗(yàn)結(jié)果表明，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠，滿足汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣制動(dòng)部件的檢測(cè)要求。

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（編輯：徐柳）

Design of comprehensive performance test system for air pressure control valve of automobiles

FAN Weijun1，YAO Fuli1，GUO Bin2，YANG Weihe2
（1.Institute of Precision Measurement and Control，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China；2.Hangzhou Wolei Intelligent Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 310018，China）

A comprehensive performance test system of the automobile air pressure control valve is designed according to the automobile industry standards.The design of a test pipe for 2 air supply circuits，3 air pressure control circuits and 5 venting and loading circuits can meet the air circuit control requirements for performance test of air pressure control valve of brake system of commercial vehicles.The design of straight-line and rotating loading mechanism driven by servo motor can meet the loading requirements for static characteristic test of main brake valve and hand operated valve.The design of dynamic-characteristic loading mechanism below low-friction air cylinder can meet the loading requirements of dynamic characteristic test of air pressure control valve，the design of data acquisition control system based on Yanhua PCI1716 can meet the data acquisition control requirements of 3 circuits of analog quantity output，40 circuits of digital quantity output and 12 circuits of analog quantity input.By testing the test system，the test data shows that the sealing of this system is less than 0.6 kPa in 600 s and the standard deviation is less than 0.07 kPa.The mean cut-out pressure of the dryer is 745.16 kPa.The mean reseating pressure is 620.25 kPa.The mean backflow pressure is 59.40 kPa and the standard deviation is less than 1.7 kPa.The standard deviation of the opening pressure，protection pressure and closing pressure of the four-circuit protection valve is all less than 2 kPa.The dynamic characteristic response time of the air pressure control valve is less than 0.4s，the release time is less than 0.6 s and the standard deviation is less than 5 ms.Test results show that the system render stable test data and meets the test requirements.

air pressure control valve；test system；sealing；static characteristic；dynamic characteristic

A

：1674-5124（2016）12-0070-07

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.12.015

2016-03-30；

：2016-05-19

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015QK288）浙江省公益技術(shù)研究工業(yè)項(xiàng)目（2016C31048）杭州市汽車零部件智能檢測(cè)科技創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)（20151433S01）

范偉軍（1973-），男，湖南邵陽(yáng)市人，博士，研究方向?yàn)槠嚵悴考z測(cè)和精密測(cè)試技術(shù)。