动力转向总成试验台测控系统_韩震宇

第32 卷 第4 期 2000年 7 月 四 川 大 学 学 报 (工 程 科 学 版 ) JOURNAL OF SICHUAN UNIVERSITY ( ENGINEERING SCIENCE EDITION) Vol. 32 No . 4 July 2000 文章编号: 1009 -3087( 2000) 04 -0084 -03 动力转向总成试验台测控系统 韩震宇 ,石章林 ,龚晓嘉 ( 四川大学 制造科学与工程学院, 成都 610065) 摘 要: 动力转向器是汽车的关键部件之一, 其质量的优劣直接影响着汽车的驾驶性能。 给出了一种新近研制的 集机械设计、液压控制、电气控制、计算机控制于一体的动力转向总成试验台系统, 该系统具有进行性能及寿命试 验等多种功能。 关键词: 动力转向器; 测控; 液压控制 中图分类号: TH137; TH873. 7文献标识码: A Test-bed system of the Power Steering-gear HAN Zhen- yu ,SHI Zhang-lin , G ONG Xiao- jia ( College of Manufacturing Sci . and Eng . ,Sichuan Univ. , Chengdu 610065,China) Abstract : A power steering-gear is one of the key components of a vehicle , and its quality affects the driving behavior of the vehicle . This paper presents a newly developed test-bed system of the power steering-gear , which includes mechanical design , hydraulic control and computer control . The system has such functions as performance test and life test . Key words: Power steering-gear; monitoring and controlling ; flow controlling 东风汽车公司是我国汽车行业中的大型骨干企 业,其生产的东风 EQ - 153 型八吨平头柴油车由于 功率大 ,载货多, 并且具有较强的载客能力, 投入市 场后产品一直供不应求。动力转向器是 EQ -153 上的关键部件, 是汽车行驶的方向控制机构, 其质量 的优劣直接影响着汽车的驾驶性能 。东风汽车公司 生产的 IPS55 系列整体式动力转向器属于液压式动 力转向器 ,其结构复杂 , 零件加工工艺要求高, 成品 的工程质量审查试验规范更加严格得多, 需要有专 门的试验设备用于动力转向器的性能试验和寿命试 验。我校受东风汽车公司委托开发的动力转向总成 试验台由机械系统、液压系统 、 测控系统等几个部分 组成, 能用于动力转向器的各种性能试验和寿命试 验。下面对该系统的组成 、 功能作一些介绍。 收稿日期: 1999 -07 -12 作者简介: 韩震宇( 1963 - ) , 男, 副教授. 研究方向: 测控与电子工 程. 1 机械系统简介 动力转向器试验台机械系统的结构简图如图 1 所示 。图中表示了部分传感器的安装位置 ; 通过花 键套筒联接试验台输出轴与动力转向总成的输入 轴 ,采用万向联轴节是为了补偿它们之间的同轴度 误差 ; 采用一个平行四边形连杆机构作为等量传力 装置,来连接动力转向器输出轴与逆驱动源( 亦是负 载) 。 进行正向驱动( 输入轴驱动) 时; 液压马达通过 电磁离合器 、 扭矩传感器、 万向联轴节 、 花键套筒 ,带 动输入轴 ,由转阀式液压伺服系统控制液压油推动 活塞,再由齿轮齿条带动输出轴转动 ,经平行四边形 连杆机构传至负载 。进行逆向驱动时; 输入轴不连 接 ,液压系统驱动逆驱动源 ,经平行四边形连杆机构 传至动力转向器输出轴 。 DOI : 10. 15961/ j. jsuese. 2000. 04. 023 2 液压系统与强电控制简介 液压系统的主要作用是为动力转向器、逆驱动 源、 液压马达挡块油缸等系统提供各项性能试验与 寿命试验所需的特定液压环境 。它由总成供油子系 统、 逆驱动及加载供油子系统 、 挡块升降子系统 、液 压马达控制子系统四部分组成 ,由一个双联泵供油 , 油路中采用两级滤油( 粗滤和精滤) ,以保证足够的 油液质量 ,压力控制回路中最多之处使用了四级压 力 ,以确保试验所需的油压条件 。 强电控制系统的主要作用有 : 控制液压油的加 热与冷却系统,以保证试验油温处于规定的温度 ; 控 制液压油泵的启停 ; 控制整个系统动力电源的通断。 3 计算机测控系统硬件简介 计 算机测 控系统 的框图 如图2所示 。 图中 图 1 动力转向器试验台机械系统结构简图 Fig. 1 Diagram of the mechanical structure in Power Steering -gear 图 2 计算机控制系统的框图 Fig. 2 Diagram of computer control hardware system 1DT 21DT 为液压系统电磁阀的编号。当通过人机 对话选择某一试验项目时, 计算机根据该试验所要 求的试验条件, 向 I/O 卡输出特定的控制状态 ,控制 继电器卡上各继电器的通断, 并导致液压系统中各 电磁阀的通断, 使液压系统建立相应的试验环境, 动 力转向器作正、反转等试验规定的动作 ; 在动力转向 器的动作过程中 ,计算机通过 A/D 板采样试验中的 环境参数( 如油温、 总成出入口压力 、 总成流量 、 输入 扭矩 、 负载扭矩) ,动力转向器的位置参数( 角度) 及 试验台的状态参数( 挡块到位) , 再根据这些参数的 变化情况, 向 I/O 卡输出特定的控制状态 ,使动力转 向器完成一系列规定的试验动作。试验完成后 , 计 算机将测得的结果经打印机与显示器输出。 在计算机控制系统的硬件中还包括有正在进行 的项目指示 ,电阀铁动作指示,试验结果合格与否的 指示,液压系统滤油器堵塞与否的指示,油箱液位超 限指示等。 4 计算机测控系统软件功能简介 计算机测控系统软件采用 BC + 编程, 其主要 模块之间的关系见图 3。系统复位模块完成的功能 有 : 液压系统电磁阀复位、获取传感器的标定系数、 设置操作初始流水号、获取操作员工号、 获取操作员 姓名 、 检验操作员密码 。液压系统油路控制模块、 LED 指示灯检查模块及 A/D 板检查模块检查系统 主要硬件工作是否正常 。传感器标定模块完成对压 85 第 4期韩震宇, 等: 动力转向总成试验台测控系统 力、 流量、 扭矩、拉压力等关键传感器的校准及系数 标定。为使系统具有很高的灵活性 ,软件上设立了 设置机器运行参数模块、设置产品性能参数模块、浏 览系统运行参数模块及选择试验产品型号模块 , 这 四个模块相互配合 ,可完成对多种型号产品的测量 任务。动力转向器要完成的性能试验与寿命试验 有: 走合试验 、 无负荷运动试验 、行程卸荷阀调整试 验 、 行程卸荷阀功能试验、内泄漏试验、回正能力试 验 、 压力差试验、 动力效率试验、机械效率试验、动力 磨损试验 、 机械磨损试验 。其中前七项试验为性能 试验 ,后四项是寿命试验 。动力转向器出厂前每台 都要作性能试验, 为此系统设立了产品试验数据管 理 ,用于对产品试验数据的查询 、 合格与不合格品的 统计分析、 责任事故追踪等 。 图 3 计算机测控系统程序模块关系图 Fig. 3 Diagram of computer control software system 5 结 论 本系统是在借鉴了英国同类型产品的基础上研 制出来的 ,与英国产品相比,我们的产品既能完成转 向器的性能参数测试又能进行寿命试验( 英国产品 只能做性能测试) , 而且被测转向器的型号可为多 种,但价格又低很多 ,可为国家节约大量外汇 。本系 统已经东风汽车公司全面验收 ,并受到厂方的好评 。 在转向器性能参数的测试精度上与英国产品相同 。 系统集机械设计 、液压控制 、 电气控制、计算机控制 于一体 ,可在一台设备上完成多种不同型号动力转 向器的多项复杂的试验项目。 参考文献: 1 中国汽车工程学会汽车转向学会. 汽车动力转向 J . 汽 车杂志社, 1985, 2( 4) : 45 48. 2 卢文祥, 杜润生. 机械工程测试信息信号分析 M . 武汉: 华中理工大学出版社, 1990. 3 杨叔子. 机械工程控制基础 M . 武汉: 华中理工大学出 版社, 1984. 4 沈兰荪. 智能仪器与信号处理技术 M . 北京: 科学出版 社, 1990. 5 Oppenheim A V, et al. Di