楊曉明

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心，江蘇南京 210028）

0 前言

隨著全球汽車工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)汽車舒適性的要求越來(lái)越高，汽車舒適性和安全性是綜合性指標(biāo)，踏板噪聲和壽命也形成了相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)是汽車使用頻率較高的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)間長(zhǎng)后如果發(fā)出吱吱聲或回位彈簧斷裂，將大大降低汽車的舒適度和安全性，作為汽車的重要組成部分，汽車踏板耐久測(cè)試也凸現(xiàn)其重要性。

經(jīng)過(guò)精心的策劃建造調(diào)試，我們自主研發(fā)的汽車制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)考核，對(duì)幾處技術(shù)細(xì)節(jié)巧妙和精準(zhǔn)論證，使其具有易用性、耐用性、低功耗、低噪音等特點(diǎn)，美觀大方，造型新穎，可做到無(wú)人值守，設(shè)計(jì)擴(kuò)展性強(qiáng)，低運(yùn)行成本和易維護(hù)保養(yǎng)［1－2］。

1 主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)條件及需求［3］，對(duì)新研制的制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)制定如下技術(shù)要求:

（1）氣缸接頭在垂直于踏板表面、過(guò)踏板幾何中心處施加縱向力0～700 N;

（2）氣缸加載頻率為0.7～3.0 Hz;

（3）氣缸加載行程可根據(jù)踏板設(shè)計(jì)全行程的85%長(zhǎng)度確定氣缸工作長(zhǎng)度;

（4）同時(shí)能進(jìn)行1～2件樣品試驗(yàn)，且踏板運(yùn)行能單獨(dú)控制;

（5）可實(shí)現(xiàn)多種不同安裝方式的樣件，換裝夾具快速方便;

（6）運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)明顯振動(dòng);

（7）能24小時(shí)全天候運(yùn)行，可無(wú)人值守。

2 研制概況

汽車制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，降低相應(yīng)的試驗(yàn)成本，設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)。

汽車制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)主要用于模擬踏板在汽車實(shí)際工作中的下踏和回收動(dòng)作，在這一過(guò)程中同步顯示和記錄產(chǎn)品的試驗(yàn)次數(shù)，并便于觀察起始位置、最大位置、同步性、遲滯等狀態(tài)，檢測(cè)踏板是否滿足可靠、耐磨的使用要求［4］。

如圖1、2所示，汽車制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)由試驗(yàn)臺(tái)架和電氣控制盒兩部分構(gòu)成，試驗(yàn)臺(tái)架包括夾具、氣缸、支架和砝碼負(fù)載，氣缸安裝在支架上，測(cè)試專業(yè)夾具安裝在氣缸的輸出桿上，待測(cè)踏板安裝在支架上，砝碼負(fù)載與待測(cè)踏板的輸出端相連，氣缸上還裝有速度控制閥;測(cè)試專業(yè)夾具與待測(cè)踏板相配合，安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使氣缸的輸出桿與待測(cè)踏板的踏板平面垂直，即保證夾具的幾何中心線與踏板平面垂直，并調(diào)節(jié)氣缸的行程，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的踏板行程，電氣控制盒控制連接氣缸和速度控制閥［5］。

如圖3所示，電氣控制盒包括氣體調(diào)壓閥、電磁閥、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器和空氣開關(guān)，氣體調(diào)壓閥與電磁閥的進(jìn)氣口相連，計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器和空氣開關(guān)與電磁閥的控制口相連，電磁閥控制連接氣缸和速度控制閥。電氣控制盒內(nèi)的計(jì)時(shí)器控制氣缸的啟動(dòng)、停止、復(fù)位動(dòng)作，從而使氣缸按規(guī)定的行程運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)試專業(yè)夾具推動(dòng)待測(cè)踏板做往復(fù)運(yùn)動(dòng);通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸上的速度控制閥的大小來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)頻率，計(jì)數(shù)器記錄氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，空氣開關(guān)除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠?，還能對(duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過(guò)載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，以此檢測(cè)待測(cè)踏板的抗疲勞性能。

為了提高試驗(yàn)臺(tái)能夠適用于不同的汽車制動(dòng)踏板的耐久測(cè)試。所述的砝碼負(fù)載包括鋼絲繩、定滑輪和砝碼，定滑輪固定安裝在支架上，鋼絲繩繞過(guò)定滑輪，鋼絲繩的一端與待測(cè)踏板的輸出端相連，鋼絲繩的另一端懸掛砝碼，通過(guò)改變砝碼的重量即可實(shí)現(xiàn)不同汽車制動(dòng)踏板的負(fù)載要求;安裝踏板時(shí)，可根據(jù)制動(dòng)踏板安裝孔的位置，調(diào)節(jié)臺(tái)架上的型材位置，達(dá)到測(cè)試樣件制動(dòng)踏板按照實(shí)車狀態(tài)連接固定在型材支架上的目的。

3 試驗(yàn)流程

電氣控制盒內(nèi)的計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器和氣缸上的速度控制閥作為控制裝置。

（1）將測(cè)試樣件制動(dòng)踏板按照實(shí)車狀態(tài)連接固定在型材支架上;

（2）測(cè)試樣件制動(dòng)踏板輸出端通過(guò)一組定滑輪及鋼絲繩與砝碼負(fù)載連接;

（3）根據(jù)測(cè)試樣件制動(dòng)踏板安裝的位置，調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使驅(qū)動(dòng)氣缸連接的測(cè)試專業(yè)夾具的幾何中心線與踏板平面垂直;

（4）開啟壓縮空氣，用調(diào)壓閥將氣壓調(diào)節(jié)到試驗(yàn)所需的氣壓;

（5）打開空氣開關(guān)，由計(jì)時(shí)器控制電磁閥的開關(guān)，調(diào)整氣缸的行程;

（6）通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸上的速度控制閥的大小來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)頻率。

4 改進(jìn)方法和測(cè)試結(jié)果

制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)研究除了對(duì)制動(dòng)踏板試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)有特別的要求外，更需要專門的制動(dòng)踏板工程研究和試驗(yàn)知識(shí)。無(wú)論在試驗(yàn)技術(shù)方面還是試驗(yàn)設(shè)備方面都是挑戰(zhàn)。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)存在一些不足，為此，筆者對(duì)原踏板耐久的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了不影響原使用功能的改造。

（1）制動(dòng)踏板耐久臺(tái)多工位布置，一次完成多個(gè)試件的耐久試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)要求搭建1～4個(gè)工位。

（2）測(cè)試專業(yè)夾具如圖4所示，經(jīng)過(guò)52 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，測(cè)試專業(yè)夾具與氣缸接頭易出現(xiàn)脫落，測(cè)試專業(yè)夾具前端材料是橡膠，試驗(yàn)過(guò)程中與踏板面接觸后磨損較大。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析后，采取型材腳杯如圖5所示，氣缸與型材腳杯聯(lián)接，型材腳杯前端材料是加強(qiáng)尼龍，型材腳杯前端可隨踏板行程弧度的變化而變化，更接近模擬實(shí)際使用狀態(tài)，經(jīng)過(guò)360 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，型材腳杯與氣缸接頭沒(méi)有脫落，試驗(yàn)過(guò)程中與踏板面接觸后磨損較小。

（3）測(cè)試樣件制動(dòng)踏板輸出端通過(guò)一組定滑輪及鋼絲繩與砝碼負(fù)載連接，選擇的鋼絲繩型號(hào)1×7，直徑6 mm，經(jīng)過(guò)26 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，鋼絲繩與定滑輪處出現(xiàn)斷裂。選擇的鋼絲繩型號(hào)線接觸6×19 W，直徑10 mm，光面涂油，麻芯，經(jīng)過(guò)72 h左右的踏板耐久試驗(yàn)后，鋼絲繩與定滑輪處出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

進(jìn)行研究分析后，改變負(fù)載方式，由壓縮彈簧代替砝碼負(fù)載，測(cè)試樣件制動(dòng)踏板輸出端通過(guò)鋼絲繩與壓縮彈簧連接，經(jīng)過(guò)70 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，鋼絲繩與壓縮彈簧鏈接處出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。經(jīng)過(guò)討論與分析，最終將鋼絲繩替換成普通圓環(huán)鏈，鏈徑為10 mm，經(jīng)過(guò)360 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，普通圓環(huán)鏈與壓縮彈簧連接處均未出現(xiàn)變形和裂紋。

（4）根據(jù)測(cè)試樣件制動(dòng)踏板安裝的位置，調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使驅(qū)動(dòng)氣缸連接的測(cè)試專業(yè)夾具的幾何中心線與踏板平面垂直，經(jīng)過(guò)260 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，氣缸缸徑工作部分溫度有些溫燙。經(jīng)分析，由于氣缸與型材臺(tái)架固定，氣缸工作時(shí)受到內(nèi)力做功。經(jīng)過(guò)討論，將氣缸原來(lái)的LB前后固定型替換成TC帶中間搖擺固定形式，并在氣缸頭部附近安裝限位塊，使帶中間搖擺氣缸停落在指定位置，經(jīng)過(guò)360 h左右的踏板耐久試驗(yàn)，TC帶中間搖擺固定形式的氣缸運(yùn)行正常，無(wú)異常發(fā)熱現(xiàn)象。

5 改進(jìn)成效

改進(jìn)前和后的制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)如圖6、7所示，對(duì)踏板進(jìn)行系統(tǒng)、全面的耐久測(cè)試，配合新的踏板試驗(yàn)方法和試驗(yàn)臺(tái)機(jī)能試驗(yàn)方法，大大縮短了踏板耐久試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間，有助于提高使用單位的工作效率;通過(guò)在試驗(yàn)臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，消除了試驗(yàn)過(guò)程中的人為因素，提高了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性;通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，消除了由于試驗(yàn)方法本身的設(shè)計(jì)問(wèn)題而產(chǎn)生的對(duì)試驗(yàn)結(jié)果誤判的可能性。

6 小結(jié)

所述的汽車制動(dòng)踏板耐久試驗(yàn)臺(tái)已經(jīng)在汽車零部件試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)中得到使用，試驗(yàn)結(jié)果表明能提高試驗(yàn)效率，降低生產(chǎn)成本。值得行業(yè)借鑒，并呼吁與有關(guān)方面一起共同探索。由于經(jīng)驗(yàn)有限，試驗(yàn)臺(tái)還存在不足，歡迎該領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)該試驗(yàn)臺(tái)作各種改進(jìn)或修改。

【1】郄鶴峰，白松麒，張奇峰，等.一種電子油門踏板耐久性及性能試驗(yàn)裝置的研制［J］.汽車科技，2011（2）:67－70.

【2】李珅，龔宗洋.懸掛式電子油門踏板功能試驗(yàn)臺(tái)研制［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（24）:199－201.

【3】重慶汽車研究所.QC/T 788-2007汽車踏板裝置性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

【4】賈民平.機(jī)械故障診斷學(xué)的理論及其應(yīng)用［J］.江蘇機(jī)械制造與自動(dòng)化，1999（3）:44－47.

【5】吳衛(wèi)榮.氣動(dòng)技術(shù)［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2010.