汽车液压制动主缸总成密封性检测系统研究与应用

2021-01-08刘顺

绿色科技 2020年22期

刘顺

(安徽机电职业技术学院，安徽芜湖 241000)

1 引言

汽车液压制动主缸总成气密性检测系统主要由真空系统、气压系统、伺服液压系统、电气控制系统等部分组成，如图1所示。伺服液压系统用于模拟汽车制动过程，提供测试系统要求的加载力或加载位移；真空子系统为汽车制动主缸提供了准确的真空度检测；气压子系统主要用于制动主缸的气压密封性检测，其中包括低压、中压和高压检测；电气控制子系统主要是用于对检测平台的控制，可以完成实时数据采集任务，同时能够根据实际要求控制电磁阀和伺服阀。

其检测系统的结构框图见图1。

图1 汽车液压制动主缸总成密封性检测系统结构框

2 检测系统气压子系统的设计

2.1 气压子系统的基本原理

气压子系统主要是用于试件的气压密封性试验，系统结构如图2所示。气源装置与压力调节阀串接，其作用是将制动主缸的进气口压力稳定在试验要求的压力。使用3路调压回路分别完成低压、中压和高压检测。当气源接入制动主缸的排液口，开启二位三通电磁阀，对制动主缸加压至规定值，通过压力传感器检测制动主缸腔内的压力。

图2 气压子系统原理

2.2 气压子系统中各元件的选择

2.2.1 电磁阀选择

本系统中电磁阀满足：

(1)

式(1)中，△P：△P=P1-P2，P2为出口绝对压力；P1为进口绝对压力。此时气体的流量达到饱和，流量不会随着压差的增加而增大。此时的流量系数为：

(2)

式(2)中，Q为最大流量(760 mmHgabs，15.6 ℃条件下)，8 m3/h；G为比重(空气=1)；T为流体温度(℃)，室温15℃；P1为进口绝对压力(1kgf/cm2abs)；△P：△P=P1-P2。根据Cv值选择ASCO系列8262G91常开电磁阀，两位三通电磁阀采用8320G13常开电磁阀。

2.2.2 其他元件

调压阀：选用3个调压回路分别完成低压、中压和高压检测，压力调节阀的型号为GR200，GR300，GR300。

差压传感器：系统是采用KL11型差压传感器，这是一种性能比较优越的传感器，可以检测超低差压，传感器内置一个小的硅隔膜，这个隔膜是需要经过精密加工技术。测量超低差压，可测差压范围为：0～2 kPa，最大直压为50 kPa。

3 检测系统电气控制系统的设计

电气控制子系统主要由可编程控制器PLC，模拟量输入输出模块EM235，压力变送器和显示装置等组成，如图3所示。该系统采用PLC S7-200控制，检测台上的位移传感器和压差传感器在实验过程中将采集到的位移量和压力的模拟信号经EM235模块传送到可编程控制器PLC，压力信号和位移信号在PLC中经过运算输出脉冲信号来控制显示装置进行压力和位移量的显示，PLC根据采集到的模拟信号量比较设定值，实时控制，从而获得系统的各项性能指标。

图3 电气控制子系统组成

3.1 EM235模拟量输入输出模块

在压力控制系统中，传感器将检测到得压力信号转换成4～20 mA的电流信号，电流信号经A/D模块转换成数字信号后送入PLC中进行处理，EM235是组合模块，含4路模拟量输入和1路模拟量输出。EM235在接入电路工作前需要设置和校准，设置是选择输入信号的量程，校准是调整机内放大器的增益。

由于EM235模块包括4路模拟量输入和1路模拟量输出，故选用EM235可以有效的简化硬件。EM235的电压输出范围-10V～+10V，电流输出范围0～20mA；该模块需要24VDC电源供电，在位于模块底部端子板右侧的DIP开关配置开关1～6可设置模拟量输入范围和分辨率。开关设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种输入量程和分辨率，而且模块设置只有在重新上电后才能生效。

3.2 CPU224模块

S7-200系列可编程控制器有4个不同的基本型号。不同的型号的CPU内芯片基本相同，实际安装输入输出和通信接口数量不同。每种单元又有交流220V供电和直流24V供电两种，每种CPU都有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种输出形式。S7-200系列提供多种规格扩展单元和智能模块，如数字量输入输出和模拟量输入输出扩展单元，PID智能模块和各种通信模块。

处理器模块选用的西门子S7-200系列可编程控制器，其包括14个输入端口和10输出端口共24 个数字量I/O点。最多可以扩展成248 路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID 控制器。