離合器總泵綜合性能在線檢測臺(tái)的研發(fā)

段雄飛

離合器總泵綜合性能在線檢測臺(tái)的研發(fā)

段雄飛

段雄飛1朱 戈2

1.浙江諸暨萬寶機(jī)械有限公司；2.中國計(jì)量學(xué)院

離合器總泵綜合性能在線檢測臺(tái)是根據(jù)國家相關(guān)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要針對汽車離合器總泵性能進(jìn)行在線檢測的試驗(yàn)設(shè)備。采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)電一體化技術(shù)，保證檢驗(yàn)的精確性和監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本試驗(yàn)臺(tái)在借鑒以往成熟經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上本著高起點(diǎn)、實(shí)用性強(qiáng)的原則設(shè)計(jì)、研制，能夠精確完成離合器總泵性能在線檢測。

在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。合格的離合器性能在保證汽車傳動(dòng)系的負(fù)載能力、汽車的壽命，增強(qiáng)起步和換檔的平穩(wěn)性以及減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度等方面都有著極其重要的作用。離合器總泵是連接在離合器腳踏板并通過油管與離合器助力器連接的部分，作用是采集踏板行程信息通過助力器的作用使離合器實(shí)現(xiàn)分離。所以只有保證離合器總泵的性能達(dá)到要求，才能使離合器達(dá)到要求。為解決在生產(chǎn)離合器總泵過程中性能檢測效率低下以及檢測精確度低下等問題，故研發(fā)了本檢測臺(tái)，不僅可以提高效率和準(zhǔn)確度，還可以解決生產(chǎn)上的安全和環(huán)保問題。

離合器總泵綜合性能在線檢測臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成

離合器總泵綜合性能在線檢測臺(tái)主要包括硬件部分，軟件部分，電氣路設(shè)計(jì)部分以及機(jī)械設(shè)計(jì)部分。

直線加載機(jī)構(gòu)為伺服加載機(jī)構(gòu)，采取伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿實(shí)現(xiàn)可調(diào)速的均勻慢速加載，實(shí)現(xiàn)加載過程中力與位移的控制。伺服加載裝置如圖1所示。

配氣動(dòng)夾具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝夾，試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)符合人機(jī)工程，整體設(shè)計(jì)考慮操作安全性、設(shè)備的可靠性、維修方便性，且外觀簡潔、合理、美觀。設(shè)有雙啟動(dòng)按鈕，以防止傷害操作人員。具有塔燈指示，自動(dòng)進(jìn)行合格判斷與報(bào)警。

1.伺服電機(jī) 2.精密減速器 3.位移傳感器 4.滾珠絲杠 5.力傳感器圖1 伺服加載裝置簡圖

計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)可根據(jù)上位機(jī)控制界面的輸入，通過數(shù)據(jù)采集卡對電磁閥等元件進(jìn)行控制，按程序設(shè)定的動(dòng)作，完成離合器總泵密封性、通暢性、空行程等的測試。

工控機(jī)：采用研華Pentium4級(jí)工業(yè)控制機(jī)，防塵、防電磁干擾，可靠性高，能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。配液晶顯示器，實(shí)施顯示測試曲線與數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采用研華高速、高精度多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡PCL-1711L，具有12位 A/D轉(zhuǎn)換器， 采樣速率可達(dá) 100kHz，16 路單端模擬量輸入，板載1K 采樣 FIFO 緩沖器，每個(gè)輸入通道的增益可編程。滿足了系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)、高精度采樣的要求。

開關(guān)量輸出：數(shù)據(jù)采集卡通過20芯扁平電纜接口連接到功率繼電器輸出板PCLD-885，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開關(guān)動(dòng)作。它帶有16個(gè)SPST繼電器通道，同時(shí)擁有最大的額定接觸功率（250VAC @5A或30VDC @5A）。

運(yùn)動(dòng)控制器：內(nèi)嵌高性能專用高性能運(yùn)動(dòng)控制芯片，根據(jù)上位機(jī)軟件的設(shè)定參數(shù)，控制電機(jī)的速度與位移，從而精確控制制動(dòng)主缸的加載。

電氣設(shè)計(jì)

氣路原理如圖2所示，首先是氣源產(chǎn)生氣體，通過氣動(dòng)二聯(lián)件和5L的儲(chǔ)氣罐分成兩路，下面一路分別用于進(jìn)油口側(cè)封、排油口側(cè)封以及下壓裝夾。上面一路通過比例閥、傳感器等進(jìn)行項(xiàng)目的檢測。最下面的真空氣源通過電磁閥、真空傳感器等用于檢測離合器總泵的真空保持能力。

軟件設(shè)計(jì)

用VC++編寫的軟件功能強(qiáng)大，使用方便，參數(shù)設(shè)置靈活，計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示測試曲線，可保存測試數(shù)據(jù)，打印測試報(bào)告；可以進(jìn)行靈活的參數(shù)設(shè)置，測試工作可根據(jù)設(shè)置好的參數(shù)自動(dòng)完成。

測試原理與方法

補(bǔ)償孔通暢性測試

圖2 氣路原理圖

樣件放置于工裝上，啟動(dòng)測試。氣動(dòng)快速夾具自動(dòng)封堵被測主缸排液孔、供液孔，并分別連接測試臺(tái)相應(yīng)的氣路接口。系統(tǒng)向被測件的出油口通入0.1MPa的氣體；當(dāng)出油口處的傳感器檢測到有氣體流量通過時(shí)，記錄流量值，判斷通暢性是否合格。

空行程測試

完成上一步測試后，系統(tǒng)繼續(xù)向出油口通入0.1MPa的氣體；同時(shí)控制伺服加載機(jī)構(gòu)緩慢推動(dòng)助力器推桿，當(dāng)出油口處的傳感器檢測到氣體流量為零時(shí)，記錄行程，控制系統(tǒng)將自動(dòng)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷空行程是否合格。

動(dòng)密封測試

計(jì)算機(jī)控制伺服加載系統(tǒng)緩慢推動(dòng)樣件的活塞，使樣件的補(bǔ)償孔處于關(guān)閉狀。

打開電磁閥通過排液孔向被測件輸入0.1MPa測試氣壓后，關(guān)閉電磁閥，切斷氣源。計(jì)算機(jī)控制伺服加載系統(tǒng)緩慢推動(dòng)樣件的活塞，直至最大行程后，緩慢退回原位置。記錄此過程的壓力曲線，并計(jì)算初始?xì)鈮号c最終氣壓差值。

系統(tǒng)自動(dòng)將氣壓差值與設(shè)定值比較，判斷是否合格。

真空保持能力測試

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制伺服加載系統(tǒng)推動(dòng)活塞前進(jìn)，使其過補(bǔ)償孔設(shè)定的距離后，控制真空系統(tǒng)對被測件抽真空，通過真空傳感器記錄設(shè)定時(shí)間后主缸內(nèi)的真空度。記錄真空穩(wěn)定值，并與設(shè)定值比較，否則為不合格。

計(jì)算機(jī)控制伺服系統(tǒng)回位，當(dāng)后退至補(bǔ)償孔打開時(shí)，測試其1～2S后的真空度。其真空度應(yīng)迅速下降，直至-1～2KPa，記錄真空值與設(shè)定值比較，判斷是否合格。

以上測試參數(shù)與判斷標(biāo)準(zhǔn)可由用戶設(shè)定。

系統(tǒng)調(diào)試及檢測結(jié)果

圖3 測量結(jié)果顯示圖

圖3所示為測試平臺(tái)對離合器總泵性能的實(shí)時(shí)測量結(jié)果顯示，左側(cè)是位移-流量圖，右側(cè)是測量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的顯示，清晰準(zhǔn)確的反映了在測離合器總泵的性能指標(biāo)，為進(jìn)一步判斷產(chǎn)品是夠符合指標(biāo)作出了準(zhǔn)確的判斷。

表1顯示的是該檢測平臺(tái)對同類產(chǎn)品進(jìn)行多次重復(fù)性試驗(yàn)，已檢測該平臺(tái)的穩(wěn)定性，重復(fù)性，準(zhǔn)確性等等，由此表可知，該平臺(tái)的檢測數(shù)據(jù)重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，準(zhǔn)確度高，測量數(shù)據(jù)值得肯定，可以直接用于生產(chǎn)。

表1 離合器總泵性能檢測數(shù)據(jù)表

結(jié)束語

該檢測平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

（1）控制系統(tǒng)基于工業(yè)PC，顯示測量曲線，參數(shù)設(shè)置靈活，高度自動(dòng)化，適用于產(chǎn)品性能與質(zhì)量在線檢測；

（2）測試系統(tǒng)配液晶顯示，實(shí)現(xiàn)控制、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果顯示、打印；

（3）設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，符合有關(guān)環(huán)保的要求；

（4）電器部分具有良好的電磁屏蔽、光電隔離功能和可靠的安全防護(hù)措施；

（5）系統(tǒng)具有過載保護(hù)功能；

（6）多線程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，測試曲線自動(dòng)描繪；

測試數(shù)據(jù)可報(bào)表打印輸出。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.071