某液壓制動器試驗臺電氣控制設計與實現

曹衛明，王 勝

（江蘇大學，江蘇 鎮江212013）

制動器是產生阻礙某種運動趨勢或運動的力的部件，具有使運動部件停止、減速或保持停止狀態等功能的裝置[1-2]。制動器試驗臺是制動器研發及質量控制過程中不可或缺的重要組成部分，是評價制動器能否滿足使用要求的重要手段之一。某企業委托我方開發研制液壓制動器試驗臺（如圖1所示），用來檢測液壓制動器的性能。該試驗臺要求采用計算機自動控制，液壓站提供液壓剎車動力，適合批量與大批量生產過程的質量檢測。根據客戶要求，我方設計的液壓制動器試驗臺包括液壓系統、機械系統、電氣控制系統和計算機系統四個部分。其中電氣控制系統需對液壓電機、各種閥和油箱中油溫等進行精確控制，從而實現計算機系統對試驗臺進行自動控制檢測。本文就電氣控制系統的設計、元器件的選型及其具體工作過程作了詳細介紹。

圖1 液壓制動器試驗臺設備圖

1 主電路設計

液壓制動器測試臺采用三相五線制供電方式，額定電流為40 A.主電路包括液壓電機、驅動電機、冷卻器和加熱器，其組成及控制過程如圖2所示，主要材料清單見表1所示[3]。

圖2 主電路組成及控制過程圖

表1 主電路部分材料清單

其整個工作過程的先后順序為5.5 kW的液壓電機直接起動；3 kW的驅動電機可手動控制（計算機也能控制）；液壓油箱油溫控制：溫度低于25℃時接通加熱器，高于40℃停止加熱；溫度高于55℃時接通電磁水閥開始冷卻，低于40℃停止冷卻。

2 控制電路設計

控制電路分為控制電源AC220V和控制電源DC24V兩個部分，主要實現液壓制動器測試臺的電氣控制功能[4]。

2.1 控制電源A C220V設計

控制電源AC220V電氣部分，主要實現對液壓電機、驅動電機和對油箱油溫的控制，如圖3所示。動作過程如下：

（1）合上 QF1～QF7，旋開緊急停止按鈕 SB1，1、2接通。按下SB3，5、6接通，液壓電機起動；按下SB2，4、5 斷開，液壓電機停止。

（2）當油箱油溫低于25℃時，電接點溫度計4、14接通，加熱器工作；當油箱油溫高于40℃時，電接點溫度計4、16接通，KA3線圈得電，停止加熱。

圖3 控制電源A C220V電氣圖

2.2 控制電源D C24V部分設計

控制電源DC24V電氣部分，主要實現工作方式轉換、電磁水閥的控制、驅動電機手動或自動控制、電磁換向閥手動或自動控制等，如圖4所示，主要材料清單見表2所示。

圖4 控制電源D C24V部分電氣簡圖

表2 控制電源D C24V部分材料清單

（1）把 SA1撥至“手動”位置，21、23 接通，進入手動調試狀態。

1）把 SA3撥至“ON”位置，23、24接通，J2線圈得電，4、7接通，KM2線圈得電，驅動電機工作；把SA3撥至“OFF”位置，驅動電機停止工作。

2）把 SA2 撥至“加壓”位置，23、25 接通，左控制閥工作；把SA2撥至“回流”位置，23、26接通右控制閥工作；把SA2撥至“封閉”，控制閥停止工作。

3）當油箱油溫高于55℃時，電接點溫度計4、9接通，KA1線圈得電，21、27接通，電磁水閥工作；當油箱油溫低于40℃時，電接點溫度計4、11接通，電磁水閥停止工作。

（2）把 SA1撥至“自動”位置，21、22 接通，進入計算機控制狀態。圖4中虛線框內J11～J14為計算機控制的驅動模塊內的小型固態繼電器，在自動方式下控制驅動電機、電磁水閥和電磁換向閥。在計算機系統中，在LabVIEW下編寫程序來自動控制檢測液壓制動器，從而對液壓制動器的各種特性進行檢測并得出各種參數，最終來判斷產品的優劣。

2.3壓力調節部分設計

在調試過程中，用戶提出操作工手動調節比例溢流閥來改變進口壓力的高低，較為不便。遂在該測試臺操作面板上加了個調節旋鈕，通過改變輸入比例溢流閥電壓的大小來改變進口壓力，較大地方便了操作者的操作，電路設計如圖5[5]。

圖5 壓力調節部分電氣簡圖

3 工作過程

該試驗臺是用來檢測液壓制動器性能的監測系統，在設計上考慮了手動和自動兩種檢測模式。系統運行在手動模式時，通過操作試驗臺控制面板上的按鈕或旋鈕手動控制每一步的運行，觀測其運行結果，初步分析制動器性能，此模式一般用于系統初期調試或對制動器部分性能的檢測。系統運行在自動模式時，操作員只需要按下試驗臺控制面板上的自動檢測按鈕，系統將自動完成所有檢測功能，并記錄所有檢測數據，自動繪制制動器性能曲線圖，同時將檢測結果上傳到指定數據庫。

4 使用效果

經過八年多的實踐證明，該試驗臺工作穩定，性能優良，具有檢測精度高、自動化程度高、工人勞動強度低、操作簡單、安裝調試與檢修方便等特點。客戶認為該設計方案科學合理，考慮周全，元器件選用恰當可靠，裝配調試精細到位，達到了國內先進水平，完全能替代先進國家的同類產品。

[1]胡 俊，邊 強，黃秋來.采煤機液壓制動器試驗臺的設計及應用[J].煤礦機械，2014，35（12）：33-34.

[2]崔述凱，劉玢玢.礦用電機車制動器試驗臺的設計[J].煤礦機械，2010，31（8）：160-161.

[4]魯遠棟，張明軍，程艷婷，等.機床電氣控制技術[M].北京：電子工業出版社，2013.

[5]邱言龍.機床電氣維修技術[M].北京：中國電力出版社，2014.