曹衛(wèi)明，王 勝

（江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江212013）

制動(dòng)器是產(chǎn)生阻礙某種運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或運(yùn)動(dòng)的力的部件，具有使運(yùn)動(dòng)部件停止、減速或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置[1-2]。制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)是制動(dòng)器研發(fā)及質(zhì)量控制過程中不可或缺的重要組成部分，是評(píng)價(jià)制動(dòng)器能否滿足使用要求的重要手段之一。某企業(yè)委托我方開發(fā)研制液壓制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)（如圖1所示），用來檢測(cè)液壓制動(dòng)器的性能。該試驗(yàn)臺(tái)要求采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，液壓站提供液壓剎車動(dòng)力，適合批量與大批量生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)客戶要求，我方設(shè)計(jì)的液壓制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)包括液壓系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)四個(gè)部分。其中電氣控制系統(tǒng)需對(duì)液壓電機(jī)、各種閥和油箱中油溫等進(jìn)行精確控制，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)控制檢測(cè)。本文就電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、元器件的選型及其具體工作過程作了詳細(xì)介紹。

圖1 液壓制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備圖

1 主電路設(shè)計(jì)

液壓制動(dòng)器測(cè)試臺(tái)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(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、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(gè)工作過程的先后順序?yàn)?.5 kW的液壓電機(jī)直接起動(dòng)；3 kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)可手動(dòng)控制（計(jì)算機(jī)也能控制）；液壓油箱油溫控制：溫度低于25℃時(shí)接通加熱器，高于40℃停止加熱；溫度高于55℃時(shí)接通電磁水閥開始冷卻，低于40℃停止冷卻。

2 控制電路設(shè)計(jì)

控制電路分為控制電源AC220V和控制電源DC24V兩個(gè)部分，主要實(shí)現(xiàn)液壓制動(dòng)器測(cè)試臺(tái)的電氣控制功能[4]。

2.1 控制電源A C220V設(shè)計(jì)

控制電源AC220V電氣部分，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和對(duì)油箱油溫的控制，如圖3所示。動(dòng)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(jī)起動(dòng)；按下SB2，4、5 斷開，液壓電機(jī)停止。

（2）當(dāng)油箱油溫低于25℃時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì)4、14接通，加熱器工作；當(dāng)油箱油溫高于40℃時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì)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(shè)計(jì)

控制電源DC24V電氣部分，主要實(shí)現(xiàn)工作方式轉(zhuǎn)換、電磁水閥的控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)手動(dòng)或自動(dòng)控制、電磁換向閥手動(dòng)或自動(dòng)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(jiǎn)圖

表2 控制電源D C24V部分材料清單

（1）把 SA1撥至“手動(dòng)”位置，21、23 接通，進(jìn)入手動(dòng)調(diào)試狀態(tài)。

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(qū)動(dòng)電機(jī)工作；把SA3撥至“OFF”位置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dāng)油箱油溫高于55℃時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì)4、9接通，KA1線圈得電，21、27接通，電磁水閥工作；當(dāng)油箱油溫低于40℃時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì)4、11接通，電磁水閥停止工作。

（2）把 SA1撥至“自動(dòng)”位置，21、22 接通，進(jìn)入計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)。圖4中虛線框內(nèi)J11～J14為計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)的小型固態(tài)繼電器，在自動(dòng)方式下控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電磁水閥和電磁換向閥。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在LabVIEW下編寫程序來自動(dòng)控制檢測(cè)液壓制動(dòng)器，從而對(duì)液壓制動(dòng)器的各種特性進(jìn)行檢測(cè)并得出各種參數(shù)，最終來判斷產(chǎn)品的優(yōu)劣。

2.3壓力調(diào)節(jié)部分設(shè)計(jì)

在調(diào)試過程中，用戶提出操作工手動(dòng)調(diào)節(jié)比例溢流閥來改變進(jìn)口壓力的高低，較為不便。遂在該測(cè)試臺(tái)操作面板上加了個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，通過改變輸入比例溢流閥電壓的大小來改變進(jìn)口壓力，較大地方便了操作者的操作，電路設(shè)計(jì)如圖5[5]。

圖5 壓力調(diào)節(jié)部分電氣簡(jiǎn)圖

3 工作過程

該試驗(yàn)臺(tái)是用來檢測(cè)液壓制動(dòng)器性能的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上考慮了手動(dòng)和自動(dòng)兩種檢測(cè)模式。系統(tǒng)運(yùn)行在手動(dòng)模式時(shí)，通過操作試驗(yàn)臺(tái)控制面板上的按鈕或旋鈕手動(dòng)控制每一步的運(yùn)行，觀測(cè)其運(yùn)行結(jié)果，初步分析制動(dòng)器性能，此模式一般用于系統(tǒng)初期調(diào)試或?qū)χ苿?dòng)器部分性能的檢測(cè)。系統(tǒng)運(yùn)行在自動(dòng)模式時(shí)，操作員只需要按下試驗(yàn)臺(tái)控制面板上的自動(dòng)檢測(cè)按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)完成所有檢測(cè)功能，并記錄所有檢測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)繪制制動(dòng)器性能曲線圖，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果上傳到指定數(shù)據(jù)庫。

4 使用效果

經(jīng)過八年多的實(shí)踐證明，該試驗(yàn)臺(tái)工作穩(wěn)定，性能優(yōu)良，具有檢測(cè)精度高、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、操作簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試與檢修方便等特點(diǎn)。客戶認(rèn)為該設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，考慮周全，元器件選用恰當(dāng)可靠，裝配調(diào)試精細(xì)到位，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，完全能替代先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品。

[1]胡 俊，邊 強(qiáng)，黃秋來.采煤機(jī)液壓制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2014，35（12）：33-34.

[2]崔述凱，劉玢玢.礦用電機(jī)車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2010，31（8）：160-161.

[4]魯遠(yuǎn)棟，張明軍，程艷婷，等.機(jī)床電氣控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[5]邱言龍.機(jī)床電氣維修技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.