制动钳所需液量试验台研制

熊虎，程华国，徐康，熊志强

（国家汽车质量监督检验中心［襄阳］，襄阳441004）

制动钳所需液量试验台研制

熊虎，程华国，徐康，熊志强

（国家汽车质量监督检验中心［襄阳］，襄阳441004）

本文针对制动钳所需液量测试的特点及要求，介绍了一种运用齿轮流量计的制动钳所需液量试验台设计方案，包括了试验台结构的确定、齿轮流量计及加压装置的选型、试验台参数匹配等。通过与滴定管测量方法进行对比，新试验台在测量结果准确性和重复性方面有了显著提升，同时提高了检测效率。

制动钳；所需液量；齿轮流量计

熊虎

毕业于中国农业大学车辆工程专业，现任国家汽车质量监督检验中心（襄阳）总成试验室责任工程师，主要从事行走系统试验研究。

1　前言

近年来随着国内汽车产销量的快速增长，人们对于汽车的安全性和舒适性要求也越来越高，目前大多数乘用车都采用了液压盘式制动器总成，制动钳是液压盘式制动器总成的重要部件，是汽车重要的安全部件之一。制动钳所需液量指为保持制动钳钳体内一定液压所需注入的制动液液量，是制动系统匹配设计中的一个重要参数，过多会影响汽车制动的安全性，造成制动主缸排量不够，建压困难，踏板行程过大等不良后果，而过少会影响汽车的舒适性，制动时无脚感，踏板硬。行业上也注重制动钳所需液量的测量，已在QC/T592-2013《液压制动钳总成性能要求及台架试验方法》，对其试验方法进行描述。总之对制动钳所需液量进行准确测量对于制动钳设计研发具有重要意义。

2　总体结构确定

目前国内制动钳所需液量测量仪器普遍采用滴定管、试管等，此种测量方式易受测试者的读数误差、管壁残留、管液高度造成的压强等影响，导致测量结果误差大、重复性差，并且试验操作复杂，测量效率低。随着测试技术的发展，齿轮流量计开始应用到液体体积测量。国外一些厂家开发出了精度高的齿轮流量计产品。齿轮流量计测量结果数字显示，直观稳定，串联在管路中，不存在管壁残留和管液高度差造成的压强等问题，本试验台考虑采用齿轮流量计进行试验台设计，并对两种方法检测效果进行比较分析。试验台的组成如图1所示，主要有液压源、压力传感器、齿轮流量计、开关阀等。

试验台设计要着重解决以下问题：1、制动钳所需液量测量的压力范围在0～20 Mpa，需选择合适的液压源。2、齿轮流量计齿积不超过0.03 ml，耐腐蚀，耐冲击。3、试验台操作简单，提高检测效率。

3　试验台设计

3.1液压源的选择

目前液压源有液压泵站、气液增压器等。液压泵建压速度快，压力稳定，但是体积大，维护保养费用高。气液增压器体积小，价格低，保养维护方便，建压性能可以满足试验要求。因此本试验台决定采用气压增压器作为液压源。

气液增压器工作原理如图2。其动力源是压缩空气，油液只起增压作用，它由气缸、增压缸、补油杯组成。当压缩空气进入气缸内左腔（面积为S1），推动气缸内活塞右移时，其活塞杆就对液压腔（面积为S2）内油液产生一个高压P液，根据气缸内活塞受力平衡条件得：

式中：P气为气缸内压缩空气的压力；P液为增压缸内高压油的压力；S1为气缸内活塞的面积；S2为增压缸内柱塞的面积；η0为气缸内活塞移动时的机械效率；η1为增压缸内活塞移动时的机械效率；i为增压比。

气液增压器工作气压为0～0.7 Mpa，制动钳的测量液压要求0～20 Mpa，计算可得增压比i≥28.6，实际选择增压器增压比为30，工作介质可以是DOT3/DOT4制动液。

3.2齿轮流量计的选择

齿轮流量计的结构如图3，工作原理是在一个惯性负载和阻尼负载很小的齿轮马达的内壁安装电脉冲发生装置［1，2］，工作中马达每转过一个齿发出一个脉冲，一个脉冲代表一个流量单位Qr，即一个齿积，通过前置放大器将信号转换为方波信号，见图4。在单位时间内记录脉冲的个数n，流过齿轮流量计的流量是nQr。

选用某进口齿轮流量计，齿积为0.025 ml，耐高压，工作介质可以是DOT3/DOT4制动液。

3.3机械设计

试验台结构紧凑，移动方便。主体框架采用轻型铝型材和铝板，样品安装部位凹槽采用不锈钢板弯折而成，能很好的防溅液、防腐蚀。此外，试验台设计了废液回收管路，防止废液对环境污染。

3.4电路、气路设计

试验台需对齿轮流量计、压力传感器、电磁阀等进行供电，对电磁阀进行通断控制，对所需液量进行清零设置，以及对制动压力、所需液量进行仪表显示，系统电路图见图5：

试验台气路组成见图6，通过电磁阀进行加压和泄压切换，通过减压阀对输出液压进行调节。

4　试验台使用

为了对齿轮流量计测量结果进行验证，用滴定管（最小刻度值为0.02 ml）和齿轮流量计分别对不同型号制动钳进行多轮所需液量测量，两种方法仅改变测量仪器，其它影响因素如加压方式、液压管路布局方式、试验样品、选用制动液等均保持一致，减少因为除测量仪器之外的误差。

以下选取了采用滴定管和齿轮流量计，分别对某制动钳8 MPa、12 MPa、16 Mpa制动压力下测得的所需液量检测数据，见表1，表2：

表1　用滴定管法测量某制动钳所需液量

表2　用齿轮流量计法测量某制动钳所需液量

对测量结果分别进行不确定度分析，由于仅改变测量仪器，假定两种测量方法其它影响因素的标准不确定度 us相同，故只对测量结果的标准不确定度 um进行分析。

表3　极差系数C

滴定管测量时串联在制动钳排气孔处，滴定管与试验台油杯处有液面差会产生压强，可能导致测量值偏大，由于受管壁残液影响，可能导致测量值偏小，再考虑到测量者的读数误差，这些都会对测量结果的不确定度产生影响。齿轮流量计测量影响因素少，测量结果的可靠性更高。

5　结论

由于采用了气液增压器，试验台结构紧凑，输出压力可达20 MPa以上。选择齿积为0.025 ml的齿轮流量计，消除了压差、管壁残液、读数误差等影响因素，降低了测量结果不确定度。流量计串联在管路中，使试验操作简单，提高了检测效率。

［1］Deane J. Flow Sensing Know- how. Control Engineering.1999， 46（9） ： 170～ 172.

［2］Henry M P. Clark C. Response of a Coriolis Mass Flow Meter to Step Changes in Flow Rate. Flow Measurement & Instrumentation， 2003， 14（3） ： 109～ 120.

专家推荐

邓祖国：

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Design of a Test-bed for Required Fluid Amount by the Brake Caliper

XIONG Hu， CHENG Hua-guo， XU Kang， XIONG Zhi-qiang
（ National Automobile Quality Supervision and Test Center ［Xiangyang］， Xiangyang 441004， China ）

According to the characteristics and requirements ofthe brake caliper required fluid amount test， this paper puts forward a test-bed projectusing gear flow meter， including the determination of the structure， the selection of gear flow meter and pressure device etc. Comparing with the traditional measurement method using buret， the accuracy and repeatability has been significantly improved， the testbed also improves the detection efficiency.

Brake caliper； fluid quantity needed； gear flow meter

U467.3

A

1005-2550（2015）04-0061-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2015.04.013

2015-03-05