汽车制动踏板耐久试验台的研制及改进

2012-07-25杨晓明

汽车零部件 2012年2期

杨晓明

（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，江苏南京 210028）

0 前言

随着全球汽车工业的发展和生活水平的提高，人们对汽车舒适性的要求越来越高，汽车舒适性和安全性是综合性指标，踏板噪声和寿命也形成了相应的评价指标。制动踏板结构是汽车使用频率较高的结构，使用时间长后如果发出吱吱声或回位弹簧断裂，将大大降低汽车的舒适度和安全性，作为汽车的重要组成部分，汽车踏板耐久测试也凸现其重要性。

经过精心的策划建造调试，我们自主研发的汽车制动踏板耐久试验台通过考核，对几处技术细节巧妙和精准论证，使其具有易用性、耐用性、低功耗、低噪音等特点，美观大方，造型新颖，可做到无人值守，设计扩展性强，低运行成本和易维护保养［1－2］。

1 主要技术参数

根据试验条件及需求［3］，对新研制的制动踏板耐久试验台制定如下技术要求:

（1）气缸接头在垂直于踏板表面、过踏板几何中心处施加纵向力0～700 N;

（2）气缸加载频率为0.7～3.0 Hz;

（3）气缸加载行程可根据踏板设计全行程的85%长度确定气缸工作长度;

（4）同时能进行1～2件样品试验，且踏板运行能单独控制;

（5）可实现多种不同安装方式的样件，换装夹具快速方便;

（6）运行平稳，无明显振动;

（7）能24小时全天候运行，可无人值守。

2 研制概况

汽车制动踏板耐久试验台结构简单，设计合理，降低相应的试验成本，设备的使用寿命长。

汽车制动踏板耐久试验台主要用于模拟踏板在汽车实际工作中的下踏和回收动作，在这一过程中同步显示和记录产品的试验次数，并便于观察起始位置、最大位置、同步性、迟滞等状态，检测踏板是否满足可靠、耐磨的使用要求［4］。

如图1、2所示，汽车制动踏板耐久试验台由试验台架和电气控制盒两部分构成，试验台架包括夹具、气缸、支架和砝码负载，气缸安装在支架上，测试专业夹具安装在气缸的输出杆上，待测踏板安装在支架上，砝码负载与待测踏板的输出端相连，气缸上还装有速度控制阀;测试专业夹具与待测踏板相配合，安装时通过调整气缸的倾斜角度，尽可能使气缸的输出杆与待测踏板的踏板平面垂直，即保证夹具的几何中心线与踏板平面垂直，并调节气缸的行程，使其达到标准要求的踏板行程，电气控制盒控制连接气缸和速度控制阀［5］。

如图3所示，电气控制盒包括气体调压阀、电磁阀、计数器、计时器和空气开关，气体调压阀与电磁阀的进气口相连，计数器、计时器和空气开关与电磁阀的控制口相连，电磁阀控制连接气缸和速度控制阀。电气控制盒内的计时器控制气缸的启动、停止、复位动作，从而使气缸按规定的行程运动，通过测试专业夹具推动待测踏板做往复运动;通过调节气缸上的速度控制阀的大小来调节气缸的运动频率，计数器记录气缸往复运动的次数，空气开关除了能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，以此检测待测踏板的抗疲劳性能。

为了提高试验台能够适用于不同的汽车制动踏板的耐久测试。所述的砝码负载包括钢丝绳、定滑轮和砝码，定滑轮固定安装在支架上，钢丝绳绕过定滑轮，钢丝绳的一端与待测踏板的输出端相连，钢丝绳的另一端悬挂砝码，通过改变砝码的重量即可实现不同汽车制动踏板的负载要求;安装踏板时，可根据制动踏板安装孔的位置，调节台架上的型材位置，达到测试样件制动踏板按照实车状态连接固定在型材支架上的目的。

3 试验流程

电气控制盒内的计数器、计时器和气缸上的速度控制阀作为控制装置。

（1）将测试样件制动踏板按照实车状态连接固定在型材支架上;

（2）测试样件制动踏板输出端通过一组定滑轮及钢丝绳与砝码负载连接;

（3）根据测试样件制动踏板安装的位置，调整气缸的倾斜角度，尽可能使驱动气缸连接的测试专业夹具的几何中心线与踏板平面垂直;

（4）开启压缩空气，用调压阀将气压调节到试验所需的气压;

（5）打开空气开关，由计时器控制电磁阀的开关，调整气缸的行程;

（6）通过调节气缸上的速度控制阀的大小来调节气缸的运动频率。

4 改进方法和测试结果

制动踏板耐久试验研究除了对制动踏板试验台结构和控制系统有特别的要求外，更需要专门的制动踏板工程研究和试验知识。无论在试验技术方面还是试验设备方面都是挑战。试验过程中发现制动踏板耐久试验台存在一些不足，为此，笔者对原踏板耐久的试验台进行了不影响原使用功能的改造。

（1）制动踏板耐久台多工位布置，一次完成多个试件的耐久试验，根据试验要求搭建1～4个工位。

（2）测试专业夹具如图4所示，经过52 h左右的踏板耐久试验，测试专业夹具与气缸接头易出现脱落，测试专业夹具前端材料是橡胶，试验过程中与踏板面接触后磨损较大。经过对比分析后，采取型材脚杯如图5所示，气缸与型材脚杯联接，型材脚杯前端材料是加强尼龙，型材脚杯前端可随踏板行程弧度的变化而变化，更接近模拟实际使用状态，经过360 h左右的踏板耐久试验，型材脚杯与气缸接头没有脱落，试验过程中与踏板面接触后磨损较小。

（3）测试样件制动踏板输出端通过一组定滑轮及钢丝绳与砝码负载连接，选择的钢丝绳型号1×7，直径6 mm，经过26 h左右的踏板耐久试验，钢丝绳与定滑轮处出现断裂。选择的钢丝绳型号线接触6×19 W，直径10 mm，光面涂油，麻芯，经过72 h左右的踏板耐久试验后，钢丝绳与定滑轮处出现严重磨损。

进行研究分析后，改变负载方式，由压缩弹簧代替砝码负载，测试样件制动踏板输出端通过钢丝绳与压缩弹簧连接，经过70 h左右的踏板耐久试验，钢丝绳与压缩弹簧链接处出现严重磨损。经过讨论与分析，最终将钢丝绳替换成普通圆环链，链径为10 mm，经过360 h左右的踏板耐久试验，普通圆环链与压缩弹簧连接处均未出现变形和裂纹。

（4）根据测试样件制动踏板安装的位置，调整气缸的倾斜角度，尽可能使驱动气缸连接的测试专业夹具的几何中心线与踏板平面垂直，经过260 h左右的踏板耐久试验，气缸缸径工作部分温度有些温烫。经分析，由于气缸与型材台架固定，气缸工作时受到内力做功。经过讨论，将气缸原来的LB前后固定型替换成TC带中间摇摆固定形式，并在气缸头部附近安装限位块，使带中间摇摆气缸停落在指定位置，经过360 h左右的踏板耐久试验，TC带中间摇摆固定形式的气缸运行正常，无异常发热现象。

5 改进成效

改进前和后的制动踏板耐久试验台如图6、7所示，对踏板进行系统、全面的耐久测试，配合新的踏板试验方法和试验台机能试验方法，大大缩短了踏板耐久试验的试验时间，有助于提高使用单位的工作效率;通过在试验台硬件结构上的改进，消除了试验过程中的人为因素，提高了试验结果的可靠性;通过对试验方法进行改进，消除了由于试验方法本身的设计问题而产生的对试验结果误判的可能性。