汽車制動踏板耐久試驗臺的研制及改進

楊曉明

（上海汽車集團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，人們對汽車舒適性的要求越來越高，汽車舒適性和安全性是綜合性指標，踏板噪聲和壽命也形成了相應的評價指標。制動踏板結(jié)構(gòu)是汽車使用頻率較高的結(jié)構(gòu)，使用時間長后如果發(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，汽車踏板耐久測試也凸現(xiàn)其重要性。

經(jīng)過精心的策劃建造調(diào)試，我們自主研發(fā)的汽車制動踏板耐久試驗臺通過考核，對幾處技術(shù)細節(jié)巧妙和精準論證，使其具有易用性、耐用性、低功耗、低噪音等特點，美觀大方，造型新穎，可做到無人值守，設(shè)計擴展性強，低運行成本和易維護保養(yǎng)［1－2］。

1 主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)試驗條件及需求［3］，對新研制的制動踏板耐久試驗臺制定如下技術(shù)要求:

（1）氣缸接頭在垂直于踏板表面、過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)計全行程的85%長度確定氣缸工作長度;

（4）同時能進行1～2件樣品試驗，且踏板運行能單獨控制;

（5）可實現(xiàn)多種不同安裝方式的樣件，換裝夾具快速方便;

（6）運行平穩(wěn)，無明顯振動;

（7）能24小時全天候運行，可無人值守。

2 研制概況

汽車制動踏板耐久試驗臺結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，降低相應的試驗成本，設(shè)備的使用壽命長。

汽車制動踏板耐久試驗臺主要用于模擬踏板在汽車實際工作中的下踏和回收動作，在這一過程中同步顯示和記錄產(chǎn)品的試驗次數(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，汽車制動踏板耐久試驗臺由試驗臺架和電氣控制盒兩部分構(gòu)成，試驗臺架包括夾具、氣缸、支架和砝碼負載，氣缸安裝在支架上，測試專業(yè)夾具安裝在氣缸的輸出桿上，待測踏板安裝在支架上，砝碼負載與待測踏板的輸出端相連，氣缸上還裝有速度控制閥;測試專業(yè)夾具與待測踏板相配合，安裝時通過調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使氣缸的輸出桿與待測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，使其達到標準要求的踏板行程，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、計數(shù)器、計時器和空氣開關(guān)，氣體調(diào)壓閥與電磁閥的進氣口相連，計數(shù)器、計時器和空氣開關(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)的計時器控制氣缸的啟動、停止、復位動作，從而使氣缸按規(guī)定的行程運動，通過測試專業(yè)夾具推動待測踏板做往復運動;通過調(diào)節(jié)氣缸上的速度控制閥的大小來調(diào)節(jié)氣缸的運動頻率，計數(shù)器記錄氣缸往復運動的次數(shù)，空氣開關(guān)除了能完成接觸和分斷電路外，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，以此檢測待測踏板的抗疲勞性能。

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

3 試驗流程

電氣控制盒內(nèi)的計數(shù)器、計時器和氣缸上的速度控制閥作為控制裝置。

（1）將測試樣件制動踏板按照實車狀態(tài)連接固定在型材支架上;

（2）測試樣件制動踏板輸出端通過一組定滑輪及鋼絲繩與砝碼負載連接;

（3）根據(jù)測試樣件制動踏板安裝的位置，調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使驅(qū)動氣缸連接的測試專業(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)到試驗所需的氣壓;

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

（6）通過調(diào)節(jié)氣缸上的速度控制閥的大小來調(diào)節(jié)氣缸的運動頻率。

4 改進方法和測試結(jié)果

制動踏板耐久試驗研究除了對制動踏板試驗臺結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)有特別的要求外，更需要專門的制動踏板工程研究和試驗知識。無論在試驗技術(shù)方面還是試驗設(shè)備方面都是挑戰(zhàn)。試驗過程中發(fā)現(xiàn)制動踏板耐久試驗臺存在一些不足，為此，筆者對原踏板耐久的試驗臺進行了不影響原使用功能的改造。

（1）制動踏板耐久臺多工位布置，一次完成多個試件的耐久試驗，根據(jù)試驗要求搭建1～4個工位。

（2）測試專業(yè)夾具如圖4所示，經(jīng)過52 h左右的踏板耐久試驗，測試專業(yè)夾具與氣缸接頭易出現(xiàn)脫落，測試專業(yè)夾具前端材料是橡膠，試驗過程中與踏板面接觸后磨損較大。經(jīng)過對比分析后，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，更接近模擬實際使用狀態(tài)，經(jīng)過360 h左右的踏板耐久試驗，型材腳杯與氣缸接頭沒有脫落，試驗過程中與踏板面接觸后磨損較小。

（3）測試樣件制動踏板輸出端通過一組定滑輪及鋼絲繩與砝碼負載連接，選擇的鋼絲繩型號1×7，直徑6 mm，經(jīng)過26 h左右的踏板耐久試驗，鋼絲繩與定滑輪處出現(xiàn)斷裂。選擇的鋼絲繩型號線接觸6×19 W，直徑10 mm，光面涂油，麻芯，經(jīng)過72 h左右的踏板耐久試驗后，鋼絲繩與定滑輪處出現(xiàn)嚴重磨損。

進行研究分析后，改變負載方式，由壓縮彈簧代替砝碼負載，測試樣件制動踏板輸出端通過鋼絲繩與壓縮彈簧連接，經(jīng)過70 h左右的踏板耐久試驗，鋼絲繩與壓縮彈簧鏈接處出現(xiàn)嚴重磨損。經(jīng)過討論與分析，最終將鋼絲繩替換成普通圓環(huán)鏈，鏈徑為10 mm，經(jīng)過360 h左右的踏板耐久試驗，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)測試樣件制動踏板安裝的位置，調(diào)整氣缸的傾斜角度，盡可能使驅(qū)動氣缸連接的測試專業(yè)夾具的幾何中心線與踏板平面垂直，經(jīng)過260 h左右的踏板耐久試驗，氣缸缸徑工作部分溫度有些溫燙。經(jīng)分析，由于氣缸與型材臺架固定，氣缸工作時受到內(nèi)力做功。經(jīng)過討論，將氣缸原來的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360 h左右的踏板耐久試驗，TC帶中間搖擺固定形式的氣缸運行正常，無異常發(fā)熱現(xiàn)象。

5 改進成效

改進前和后的制動踏板耐久試驗臺如圖6、7所示，對踏板進行系統(tǒng)、全面的耐久測試，配合新的踏板試驗方法和試驗臺機能試驗方法，大大縮短了踏板耐久試驗的試驗時間，有助于提高使用單位的工作效率;通過在試驗臺硬件結(jié)構(gòu)上的改進，消除了試驗過程中的人為因素，提高了試驗結(jié)果的可靠性;通過對試驗方法進行改進，消除了由于試驗方法本身的設(shè)計問題而產(chǎn)生的對試驗結(jié)果誤判的可能性。

6 小結(jié)

所述的汽車制動踏板耐久試驗臺已經(jīng)在汽車零部件試驗檢測機構(gòu)中得到使用，試驗結(jié)果表明能提高試驗效率，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)驗有限，試驗臺還存在不足，歡迎該領(lǐng)域技術(shù)人員可以對該試驗臺作各種改進或修改。

【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臺研制［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架試驗方法［S］.北京:中國計劃出版社，2008.

【4】賈民平.機械故障診斷學的理論及其應用［J］.江蘇機械制造與自動化，1999（3）:44－47.

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