周硯文，管李艷，強翠麗，李憶

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

對于駕駛室位于發(fā)動機上方的商用車來說，在車輛保養(yǎng)或維修過程中需要將駕駛室翻轉(zhuǎn)起來進行維護。因此翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)能否正常工作，是車輛維護保養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。

目前電動液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)是商用車駕駛室中常用的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。該機構(gòu)主要由油罐、液壓缸和電動泵等組成。使用時先將油罐撥叉撥到上翻位置，再使電動泵工作，此時電動泵從油罐中抽油給液壓缸加壓升起駕駛室，實現(xiàn)上翻功能。反之可實現(xiàn)回落功能。

因為翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)在車輛維護中具有重要作用，所以對于駕駛室翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)耐久性能的考核是翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計的重要指標之一，耐久試驗需要設(shè)計專用臺架進行開展。

1 臺架設(shè)計概述

在本臺架開發(fā)過程中，以ADT8940 板卡為基礎(chǔ)，配以步進電機、繼電器等硬件組裝，再用LabVIEW 完成軟件控制系統(tǒng)。該試驗臺架構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 試驗臺架構(gòu)圖

該試驗臺架可實現(xiàn)駕駛室上翻/回落位置的檢測、步進電機實現(xiàn)油罐撥叉的撥動、繼電器實現(xiàn)電動泵的通斷電運行。最后通過LabVIEW 編程實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過程自動化。

2 硬件部分設(shè)計

臺架以ADT8940 板卡和其Q3BYG806MB型三相步進電機為基礎(chǔ)，搭配繼電器、傳感器等外設(shè)后，可實現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)動作和相關(guān)檢測。硬件架構(gòu)如圖所示。

圖2 臺架硬件架構(gòu)

（1）板卡、步進電機和繼電器的設(shè)計

ADT8940 卡是基于PCI 總線的高性能伺服/步進控制卡，配有I/O 接口、步進電機接口、內(nèi)部12VDC 電源和光耦開關(guān)等，可連接傳感器、步進電機和繼電器等外設(shè)，支持LabVIEW等編程，符合系統(tǒng)設(shè)計要求。

Q3BYG806MB 三相步進電機，其最高分辨率為60000步/轉(zhuǎn)，可以滿足撥動撥叉的動作。設(shè)計專用連接工裝將電機和撥叉相連使其能聯(lián)動。

施奈德SSR40 繼電器輸入端可直接由板卡內(nèi)部12VDC驅(qū)動，輸出端連接24V 直流電源和電動泵。通過板卡可控制繼電器的通斷，實現(xiàn)電動泵的工作。

（2）傳感器布置

臺架使用DF-C-221024 型接近傳感器來實現(xiàn)駕駛室上翻/回落位置和撥叉位置的檢測。臺架共使用4 個傳感器，編號分別為#1～#4。其中#3 和#4 分別安裝于駕駛室回落位置和翻轉(zhuǎn)位置，作為上翻/回落到位檢測。#1 和#2 安裝于油罐撥叉的上翻和回落位置，用于撥叉是否已撥到位。示意圖如下圖3 和圖4 所示。

圖3 駕駛室翻轉(zhuǎn)/回落到位傳感器安裝示意圖

圖4 油罐撥叉上翻/回落傳感器安裝示意圖

3 軟件部分設(shè)計

駕駛室翻轉(zhuǎn)的一個循環(huán)定義為：將油罐撥叉撥到上翻位→電動泵上電工作開始上翻→上翻到位后將油罐撥叉撥到回落位→電動泵上電工作開始回落→回落到位。在臺架設(shè)計中使用LabVIEW 編程。程序由板卡/電機初始化、過程監(jiān)控、耐久次數(shù)統(tǒng)計、急停4 個模塊組成，實現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)動作。軟件功能結(jié)構(gòu)如下圖5 所示。

圖5 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

具體程序流程圖和程序運行界面如圖6 和圖7 所示。首先輸入用戶名和密碼，登陸成功后，進行板卡和電機的初始化，確認板卡和步進電機工作正常。接著再檢測當前耐久次數(shù)是否已到達設(shè)計次數(shù)，如果到達設(shè)定次數(shù)后則停止試驗。否則繼續(xù)進行翻轉(zhuǎn)耐久試驗。

圖6 程序流程圖

開展耐久試驗時，首先通過步進電機將油罐撥叉撥到上翻位，上翻位傳感器反饋到位信號，電動泵通電工作，開始上翻過程。駕駛室上翻到位，上翻傳感器返回上翻到位信號，電動泵停止工作?；芈溥^程同上翻過程。一個循環(huán)結(jié)束后，循環(huán)計數(shù)器處增1。

在程序設(shè)計中，需注意以下幾點：

（1）傳感器布置到位。因為駕駛室位置和油罐撥叉位置都是由傳感器完成信號反饋的，所以要確認傳感器位置，防止出現(xiàn)傳感器信號反饋異常情況。比如駕駛室翻轉(zhuǎn)到位后傳感器仍檢測不到信號，或撥叉還沒到位而傳感器給出到位信號等。

（2）耐久次數(shù)統(tǒng)計。在程序中有子程序模塊，專門處理耐久次數(shù)統(tǒng)計。在試驗開始前輸入耐久次數(shù)后，由軟件自動記錄已完成次數(shù)并存盤，在異常斷電恢復(fù)后或停機檢查樣品后可繼續(xù)從上次停止次數(shù)運行，防止數(shù)據(jù)丟失。

（3）設(shè)備冷卻降溫。由于耐久試驗中，電動泵等元件長時間工作有燒壞的風(fēng)險，所以除了外接風(fēng)扇對電動泵及油缸等進行降溫外，還要在軟件中設(shè)計相關(guān)冷卻時間保護電動泵。

（4）軟件停機保護。臺架中除了硬件急停按鈕外，軟件中還專門引入了狀態(tài)機的設(shè)計思路。如果耐久過程中出現(xiàn)問題，比如翻轉(zhuǎn)一半時翻轉(zhuǎn)件失效，傳感器在一定時間內(nèi)檢測不到到位信號等，系統(tǒng)可根據(jù)狀態(tài)機判斷出現(xiàn)故障自動停機。

4 運行結(jié)果

本系統(tǒng)在投入使用后，對多個車型的駕駛室翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)開展了耐久性能試驗，在試驗中能夠順利達到設(shè)計的耐久次數(shù)目標且試驗臺架工作穩(wěn)定可靠，有效地保證了企業(yè)新開發(fā)商用車型翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的可靠性。