城市客車內(nèi)擺門工況模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

王澤平， 秦 森

(安徽安凱汽車股份有限公司， 合肥 230051)

本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)模擬城市客車內(nèi)擺門高頻次開閉，通過自動(dòng)控制及記數(shù)系統(tǒng)，測試與分析內(nèi)擺門各部件在運(yùn)行過程中的損壞歷程，為后續(xù)開發(fā)設(shè)計(jì)及可靠性研究提供參考。

1 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

城市客車內(nèi)擺門工況模擬試驗(yàn)臺(tái)是由試驗(yàn)臺(tái)骨架和氣動(dòng)管路、電控、雙內(nèi)擺門(機(jī)械部分)、電子記數(shù)等系統(tǒng)組成的集機(jī)、電、氣一體的綜合性試驗(yàn)系統(tǒng)。如圖1所示。

1—試驗(yàn)臺(tái)骨架； 2—電子計(jì)數(shù)器； 3—門泵系統(tǒng)；4—上導(dǎo)向輪支架； 5—乘客門板總成； 6—電控盒；7—?dú)?電源接口； 8—下擺臂總成。

1.1 試驗(yàn)臺(tái)骨架設(shè)計(jì)

為保證試驗(yàn)臺(tái)測試的準(zhǔn)確性，采取1∶1車身斷面制作試驗(yàn)臺(tái)骨架，即試驗(yàn)臺(tái)骨架結(jié)構(gòu)采用一級踏步全承載式。試驗(yàn)臺(tái)骨架應(yīng)滿足剛度要求，保證試驗(yàn)臺(tái)骨架以及各零部件的固定安裝調(diào)試需求，并便于所要測試部件的檢測與維護(hù)[1]。試驗(yàn)臺(tái)骨架如圖1所示。

1.2 氣管路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)臺(tái)氣管路結(jié)構(gòu)同實(shí)車乘客門氣管路，含門泵驅(qū)動(dòng)氣路、應(yīng)急閥控制氣路[2]，涵蓋整車安裝時(shí)的所有部件，以便驗(yàn)證整改氣動(dòng)管路的可靠性。

門泵管路采用8 mm直徑的尼龍管，接入應(yīng)急閥、減壓閥、油水分離器、門泵電磁閥[3]。輸入氣源氣壓為1 MPa，匹配的減壓閥調(diào)節(jié)范圍為0.4～1.0 MPa。設(shè)置可調(diào)減壓閥的目的是為測試門泵驅(qū)動(dòng)氣壓對乘客門開啟和關(guān)閉速度以及夾緊力的影響。

1.3 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)臺(tái)采用能夠?qū)崿F(xiàn)乘客門自動(dòng)循環(huán)打開和關(guān)閉的電控系統(tǒng)，乘客門的開啟和關(guān)閉時(shí)間間隔固定。

車輛實(shí)際運(yùn)營中，城市客車內(nèi)擺門電控系統(tǒng)采用翹板開關(guān)控制，只能實(shí)現(xiàn)單次打開或關(guān)閉。本試驗(yàn)臺(tái)電控系統(tǒng)(圖2) 采用24 V直流電，模擬實(shí)際運(yùn)行中乘客門的開閉過程。當(dāng)開關(guān)接通電源后，電控線路中2個(gè)延時(shí)繼電器開始間隔連續(xù)工作，單個(gè)延時(shí)繼電器通電時(shí)間間隔為8 s，每16 s 2個(gè)繼電器完成一次通斷電，實(shí)現(xiàn)對電磁閥2次通電控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制氣動(dòng)管路系統(tǒng)通斷氣，實(shí)現(xiàn)氣缸差動(dòng)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活塞桿曲柄及轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)門機(jī)構(gòu)做開閉運(yùn)動(dòng)[4]，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)擺門的連續(xù)固定時(shí)間開閉。

圖2 試驗(yàn)臺(tái)電控系統(tǒng)

1.4 電子記數(shù)系統(tǒng)

電子記數(shù)系統(tǒng)由電子計(jì)數(shù)器及反射式紅外感應(yīng)裝置組成，該記數(shù)系統(tǒng)利用上導(dǎo)向輪在門開閉過程中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特性，將內(nèi)擺門關(guān)閉時(shí)上導(dǎo)向輪支架所在位置作為最近點(diǎn)[5]，在支架上方安裝反射式紅外感應(yīng)裝置，利用支架反射紅外信號輸出脈沖信號觸發(fā)計(jì)數(shù)器[6]，當(dāng)上導(dǎo)輪做完一次完整的往復(fù)運(yùn)動(dòng)后， 感應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)一次記數(shù)，此時(shí)乘客門完成一次完整的開閉過程。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障內(nèi)擺門無法正常開閉時(shí)，上導(dǎo)輪無法正常做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，紅外感應(yīng)傳感器無法接收到導(dǎo)向輪支架因位置變化引起的脈沖信號變化，記數(shù)系統(tǒng)停止計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對內(nèi)擺門試驗(yàn)臺(tái)架故障進(jìn)程的實(shí)時(shí)記錄。

2 功能測試

2.1 門泵驅(qū)動(dòng)氣壓測試

乘客門門泵驅(qū)動(dòng)氣壓取決于整車供氣系統(tǒng)氣壓。國標(biāo)GB 7258—2017[7]對整車氣壓的要求提高到1.0 MPa，但乘客門門泵仍采用原匹配0.8 MPa氣壓的門泵。該功能測試輸入氣壓的變化對乘客門開啟時(shí)間的影響。

通過測試，氣壓0.8 MPa時(shí)，開啟和關(guān)閉時(shí)間分別是3.01 s和4.02 s；氣壓1.0 MPa時(shí)，開啟和關(guān)閉時(shí)間分別是1.92 s和2.95 s，開閉時(shí)間的縮短導(dǎo)致夾人的可能性大大增加，而且氣壓增高帶來的問題還有乘客門開啟過程沖擊力度大，會(huì)造成一些基礎(chǔ)部件和限位部件的沖擊損壞[8]。就目前的乘客門泵狀態(tài)，通過調(diào)整減壓閥，將驅(qū)動(dòng)門泵的氣壓控制在0.8 MPa是最合適的。

2.2 乘客門疲勞測試

乘客門下擺臂中有尼龍件，用于減輕乘客門工作過程中下翻板與擺臂之間的摩擦[9-10]。尼龍件預(yù)留摩擦面厚度為3 mm，為保證減緩摩擦的性能，磨損達(dá)到2.5 mm就需要對此件進(jìn)行更換。在此試驗(yàn)臺(tái)架上每2萬次開關(guān)循環(huán)試驗(yàn)測量一次，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 下擺臂尼龍件磨損量測試數(shù)據(jù)

由表1可知，尼龍件隨著乘客門開關(guān)循環(huán)次數(shù)的增加，磨損速度加快。在乘客門開關(guān)循環(huán)12萬次后，其尼龍件磨損已達(dá)到2.5 mm。結(jié)合某省會(huì)城市一輛城市客車每天乘客門開關(guān)循環(huán)約160次，一年開關(guān)乘客門約5萬次，可推斷在此運(yùn)行條件下，此尼龍件的更換周期約是2.5年。實(shí)際車輛在實(shí)際運(yùn)行中，此尼龍件的更換周期也是2.5年左右。

3 結(jié)束語

本文介紹城市客車內(nèi)擺門工況模擬試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的組成及其骨架、氣路、電控、電子記數(shù)等的設(shè)計(jì)。并通過本試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行門泵驅(qū)動(dòng)氣壓和乘客門疲勞測試，驗(yàn)證城市客車內(nèi)擺門的可靠性及易磨損件的更換周期。