對于汽車制動軟管性能綜合測試系統的相關應用分析

馬雨佳

摘 要：在我國經濟快速發展中，汽車工業也步入了新的發展時代，人們對于汽車的性能和安全性越來越看重，而制動系統則是汽車在行駛中對駕駛員生命安全系統的最大保障，是目前汽車工業中最看重也是最嚴格的一項汽車系統。在制動系統中，制動軟管是一項重要的組成部分，其主要用于介質的傳遞和儲存，為汽車制動器提供加力的液壓或者氣壓的柔性輸送。本文依照汽車制動軟管性能的綜合測試系統來展開敘述，討論當前在汽車制動軟管性能檢測方面的應用研究。

關鍵詞：汽車制動軟管;性能綜合測試系統;應用分析

1 前言

所謂汽車制動軟管，就是在汽車制動系統中一項將介質傳遞或者儲存起來的導管，這種導管可以將汽車制動器加力所需要的氣壓或者液壓柔性輸送過去，是一項非常重要的制動系統組成部分。目前在市面上制動軟管的類型有多種，因為這種產品的不可替代性和重要性，國家也針對汽車制動軟管進行了國家產品質量“3C”強制認證，為了能夠更好的保證汽車行駛效果和安全，對其進行嚴格的檢查和測試將非常有必要。

2 汽車制動軟管檢測技術

汽車制動軟管目前大多都采用了橡膠材料，當制動發生，制動軟管會快速的將一定體積的介質來傳輸，這也就導致了瞬時產生的壓力十分巨大，對于汽車制動軟管的綜合監測也大多都是對制動軟管的抗壓、膨脹、爆裂等指數進行檢測。在參照相應的標準后，需要檢測部門能夠停止傳統的手工檢測方式，將高溫脈沖、最大膨脹量、爆裂實驗等檢測過程集成到一個系統中去，研發出一套集控制、通訊、報警等功能于一身的汽車制動軟管檢測系統。目前國內在制動軟管檢測方面的技術依然不如國外，還需要加強對檢測系統的自動化建設，設定相應的標準，研制出汽車制動軟管綜合檢測系統，開發新的實驗設備，從而提高實驗效率[1]。

3 測試系統技術要點

3.1 縮徑后的內孔通過量

對于縮徑后的內控通過量的測試主要是針對于接頭扣壓力對軟管管體內孔通過量的影響。如果這一項標準不達標的化，將會導致制動液的流動和制動力的傳遞受到非常嚴重的影響。一般來說，其內孔通過量不達標主要是體現在接頭管芯內徑規格問題以及接頭與軟管鉚接的問題。

3.2 最大膨脹量

因為氣體比液體在承受相應的壓力過程中更能夠產生體積的變化，所以在液壓制動軟管中因為體積變化而產生的制動影響是可以忽略的，所以在國家的相關標準中對于氣壓制動軟管的要求更嚴格。目前在市面上，常用到的氣壓制動軟管的內徑分別在φ3.2、φ4.8和φ6.3三種，而我國的相關規定則規定了對于不同內徑的軟管其在不同的壓力下最大膨脹量值（注意此處的最大膨脹量值是指單位長度的制動軟管在一定的體積下所形成的膨脹變化）。最大膨脹量代表著該制動軟管在汽車緊急制動下能否做好制動介質的傳遞工作，一旦其不符合規范，那么在制動過程中將很有可能會延遲制動，并且出現制動軟管爆炸的情況[2]。

3.3 爆裂強度

因為制動軟管常常需要承受大量的壓力，所以對于其爆裂強度的要求是十分嚴格的，這也是汽車工業中比較看重的問題，檢測機構和汽車制動軟管企業在對制動軟管進行檢測的過程中也會首先去檢查其爆裂強度是否合格。一般來說，液壓制動軟管是會分為單層和多層兩種，多層則是由外膠層、加強層和內膠層進行組合，而主要的承受壓力部分則是加強層，起到了強化制動軟管耐壓能力的作用。所以要保證爆裂強度，就必須要選用質量達標的材料，加強汽車制動軟管的爆裂強度。

3.4 抗拉強度和耐臭氧性

因為汽車經常會進行轉彎過程，一旦發現過度轉彎或者連續性轉彎將會導致制動軟管的接頭與軟管形成脫落情況，甚至會引起制動軟管的斷裂，這是非常危險的情況。依然對液壓制動軟管來說明，依照國家相關規定，液壓制動軟管的抗拉強度必須要在1446N以上，在對管接頭扣壓的設計和加工中一定要注意其牢固性設計，防止其脫落。而汽車軟管使用過程的制動液泄露基本上都是因為其被臭氧所腐蝕，這一部分的檢測是需要針對制動軟管的表面裂紋進行的，也就是外膠層[3]。

4 汽車制動軟管測試系統控制優化設計要點

4.1 電氣控制系統和PLC系統設計

電氣控制系統關鍵就在于可編程控制器PLC，通過與上位機交換數據后則可以直接在上位機中獨立運行，后文將會談到上位機的選取和功能。通過對測試系統的監控和管理，將數字控制信號發送到柱塞泵驅動電機、電磁換向閥等閥體中，并對比例溢流閥和比例減壓閥發出模擬量控制信號，同時接受數字壓力傳感器傳輸的模擬量信號，并提供一些手動操作方式等。由于上述過程依賴于PLC控制，在設計PLC系統的過程中，要注意PLC地址空間的定義，做好主程序和各項子程序的設計。

4.2 控制程序軟件通訊網絡設計

控制程序軟件設計因為目前技術的原因，只能夠利用經驗設計和梯形圖電路設計法相結合的設計方式，這種方式比較看重設計者的經驗，而梯形圖電路設計法與繼電器電路相似，配合好PLC外部硬件接線圖將能夠實現控制功能。其次是通訊網絡設計。信息層主要是上位機和下位機的通道，通過Ethernet方式來達到數據的穩定、安全傳輸。上位機采用工業用電腦，而下位機則采取PLC控制器。主站到從站建的控制層就包括下位機與溫度控制器的串行通信，這就需要做好串口的銜接以及對溫控器PID參數和數據指標進行監控[4]。

4.3 串行傳輸

以太網可以較好地將通信服務測試管理和執行現場進行銜接，但是應用以太網需要多項設置工作，目前較多使用的是串行傳輸。串行傳輸大部分的工業級控制器和執行器都能夠支持，只需要將相應的需要在下位機中做好各項設置的定義就可以保持通信。在實際的檢測系統操作時，還是需要采用分段式編程方法來做好PLC編程工作，這樣可以有效地減少程序的編寫復雜性，更加提高了程序的可行性和通用性，調試效率也會相應的增加。

4.4 液壓泵以及環境箱PID控制

在本文的汽車制動軟管設計方案中所采取的自動化控制方式分為爆裂實驗自動化控制與膨脹量自動化控制以及高溫脈沖周期保壓過程自動化控制。這些都是通過相應的壓力傳感器來反饋壓力值的，并且控制過程將會直接控制好柱塞泵的驅動電力轉速。而這一過程將是基于PID控制理論來進行。所謂PID控制，就是指比例（P）、積分（I）和微分（D），即分別代表著控制器輸入與輸出誤差信號比例、積分項消除穩態誤差、微分項預測誤差變化趨勢三方面內容。

5 上位機界面設計和測試系統仿真設計

5.1 上位機界面

目前制作上位機監控程序的方法有很多，但是因為在汽車制動軟管的檢測過程中需要經過多項數據變量的檢測，所以對該監控程序的性能要求較高，本文直接選擇工業組態軟件FIX組態王來開發。FIX組態王簡單來說就是一種智能軟件包，在PC機上來建立工業控制對象人機接口，選擇其的原因就在于其人機界面功能工具多樣切使用變價、通訊功能強大、數據采集功能高效、故障診斷與恢復功能優化、報警和事件管理功能先進以及其數據獲取以及處理較為廣泛。組態王可以通過連接網絡，根據現場需要來提供多重冗余手段，使得系統更加可靠，同時其對于設備運行狀態數據進行有效讀取并實時發出指令。在利用組態王進行監控過程中，要選擇好測試項目，其測試界面包括有壓力上升與速率趨勢圖、自手動切換按鈕、自手動操作面板、參數修改界面、打印等其它功能。因為組態王的報表系統是內嵌式的，所以在軟件內部就可以去組態報表，利用其提供的多個函數來做好實時報表并打印[5]。

5.2 測試仿真系統

本文選取AMESim來作為測試系統仿真設計，其是一種液壓/機械系統建模、仿真和動力學分析軟件，具有強大的多學科領域通訊功能，并且擁有圖形化建模方式和強大的二次開發能力，搭配魯棒性極強的智能求解器和齊次分析工具，非常適用于汽車制動軟管測試系統中的仿真測試工作。首先在液壓系統方面，通過AMESim系統可以建立起一個仿真模型庫，為了解決液壓系統元件繁多的問題，可以通過HCD來提供特殊模型。其次是高溫脈沖仿真，在仿真過程中需要注意4點，也就是元件庫和信號庫的建立、數字模型的選取、設定圖形模塊參數以及設置仿真時間、步長以及方式。最后是爆裂系統的仿真，該過程中增壓缸模型是需要HCD來搭建的，對于系統壓力也需要比例溢流閥實時控制，所以得出結果時間較長[6]。

6 結束語

綜上所述，本文對汽車制動軟管綜合檢測技術進行了概述，將汽車制動軟管所需要檢測的多項技術要點進行說明。并對汽車制動軟管綜合檢測系統進行了設計，描述了檢測控制系統設計、上位機界面選取以及仿真系統的建立要點，因為篇幅原因無法詳述，希望可以為相關從業人員提供參考。

參考文獻：

[1]劉建，崔洋，羅旋，王楊.汽車液壓制動軟管的壽命優化[J].汽車零部件，2020（01）：37-41.

[2]王新升.汽車制動軟管試驗方法及失效原因分析[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017（12）：137.

[3]胡勇，雷崇彪，唐小芳.一種汽車制動軟管壓力試驗機[J].機電工程技術，2017，46（08）：140-142.

[4]王恒飛. 汽車制動軟管膨脹量自動測試臺的研制[D].中國計量學院，2016.

[5]馬麟. 汽車制動軟管性能綜合測試系統應用研究[D].北京工業大學，2014.

[6]郭春裕，翁文祥.汽車液壓制動軟管耐高溫脈沖試驗臺[J].科技創新與應用，2013（17）：117.