对于汽车制动软管性能综合测试系统的相关应用分析

马雨佳

摘 要：在我国经济快速发展中，汽车工业也步入了新的发展时代，人们对于汽车的性能和安全性越来越看重，而制动系统则是汽车在行驶中对驾驶员生命安全系统的最大保障，是目前汽车工业中最看重也是最严格的一项汽车系统。在制动系统中，制动软管是一项重要的组成部分，其主要用于介质的传递和储存，为汽车制动器提供加力的液压或者气压的柔性输送。本文依照汽车制动软管性能的综合测试系统来展开叙述，讨论当前在汽车制动软管性能检测方面的应用研究。

关键词：汽车制动软管;性能综合测试系统;应用分析

1 前言

所谓汽车制动软管，就是在汽车制动系统中一项将介质传递或者储存起来的导管，这种导管可以将汽车制动器加力所需要的气压或者液压柔性输送过去，是一项非常重要的制动系统组成部分。目前在市面上制动软管的类型有多种，因为这种产品的不可替代性和重要性，国家也针对汽车制动软管进行了国家产品质量“3C”强制认证，为了能够更好的保证汽车行驶效果和安全，对其进行严格的检查和测试将非常有必要。

2 汽车制动软管检测技术

汽车制动软管目前大多都采用了橡胶材料，当制动发生，制动软管会快速的将一定体积的介质来传输，这也就导致了瞬时产生的压力十分巨大，对于汽车制动软管的综合监测也大多都是对制动软管的抗压、膨胀、爆裂等指数进行检测。在参照相应的标准后，需要检测部门能够停止传统的手工检测方式，将高温脉冲、最大膨胀量、爆裂实验等检测过程集成到一个系统中去，研发出一套集控制、通讯、报警等功能于一身的汽车制动软管检测系统。目前国内在制动软管检测方面的技术依然不如国外，还需要加强对检测系统的自动化建设，设定相应的标准，研制出汽车制动软管综合检测系统，开发新的实验设备，从而提高实验效率[1]。

3 测试系统技术要点

3.1 缩径后的内孔通过量

对于缩径后的内控通过量的测试主要是针对于接头扣压力对软管管体内孔通过量的影响。如果这一项标准不达标的化，将会导致制动液的流动和制动力的传递受到非常严重的影响。一般来说，其内孔通过量不达标主要是体现在接头管芯内径规格问题以及接头与软管铆接的问题。

3.2 最大膨胀量

因为气体比液体在承受相应的压力过程中更能够产生体积的变化，所以在液压制动软管中因为体积变化而产生的制动影响是可以忽略的，所以在国家的相关标准中对于气压制动软管的要求更严格。目前在市面上，常用到的气压制动软管的内径分别在φ3.2、φ4.8和φ6.3三种，而我国的相关规定则规定了对于不同内径的软管其在不同的压力下最大膨胀量值（注意此处的最大膨胀量值是指单位长度的制动软管在一定的体积下所形成的膨胀变化）。最大膨胀量代表着该制动软管在汽车紧急制动下能否做好制动介质的传递工作，一旦其不符合规范，那么在制动过程中将很有可能会延迟制动，并且出现制动软管爆炸的情况[2]。

3.3 爆裂强度

因为制动软管常常需要承受大量的压力，所以对于其爆裂强度的要求是十分严格的，这也是汽车工业中比较看重的问题，检测机构和汽车制动软管企业在对制动软管进行检测的过程中也会首先去检查其爆裂强度是否合格。一般来说，液压制动軟管是会分为单层和多层两种，多层则是由外胶层、加强层和内胶层进行组合，而主要的承受压力部分则是加强层，起到了强化制动软管耐压能力的作用。所以要保证爆裂强度，就必须要选用质量达标的材料，加强汽车制动软管的爆裂强度。

3.4 抗拉强度和耐臭氧性

因为汽车经常会进行转弯过程，一旦发现过度转弯或者连续性转弯将会导致制动软管的接头与软管形成脱落情况，甚至会引起制动软管的断裂，这是非常危险的情况。依然对液压制动软管来说明，依照国家相关规定，液压制动软管的抗拉强度必须要在1446N以上，在对管接头扣压的设计和加工中一定要注意其牢固性设计，防止其脱落。而汽车软管使用过程的制动液泄露基本上都是因为其被臭氧所腐蚀，这一部分的检测是需要针对制动软管的表面裂纹进行的，也就是外胶层[3]。

4 汽车制动软管测试系统控制优化设计要点

4.1 电气控制系统和PLC系统设计

电气控制系统关键就在于可编程控制器PLC，通过与上位机交换数据后则可以直接在上位机中独立运行，后文将会谈到上位机的选取和功能。通过对测试系统的监控和管理，将数字控制信号发送到柱塞泵驱动电机、电磁换向阀等阀体中，并对比例溢流阀和比例减压阀发出模拟量控制信号，同时接受数字压力传感器传输的模拟量信号，并提供一些手动操作方式等。由于上述过程依赖于PLC控制，在设计PLC系统的过程中，要注意PLC地址空间的定义，做好主程序和各项子程序的设计。

4.2 控制程序软件通讯网络设计

控制程序软件设计因为目前技术的原因，只能够利用经验设计和梯形图电路设计法相结合的设计方式，这种方式比较看重设计者的经验，而梯形图电路设计法与继电器电路相似，配合好PLC外部硬件接线图将能够实现控制功能。其次是通讯网络设计。信息层主要是上位机和下位机的通道，通过Ethernet方式来达到数据的稳定、安全传输。上位机采用工业用电脑，而下位机则采取PLC控制器。主站到从站建的控制层就包括下位机与温度控制器的串行通信，这就需要做好串口的衔接以及对温控器PID参数和数据指标进行监控[4]。

4.3 串行传输

以太网可以较好地将通信服务测试管理和执行现场进行衔接，但是应用以太网需要多项设置工作，目前较多使用的是串行传输。串行传输大部分的工业级控制器和执行器都能够支持，只需要将相应的需要在下位机中做好各项设置的定义就可以保持通信。在实际的检测系统操作时，还是需要采用分段式编程方法来做好PLC编程工作，这样可以有效地减少程序的编写复杂性，更加提高了程序的可行性和通用性，调试效率也会相应的增加。

4.4 液压泵以及环境箱PID控制

在本文的汽车制动软管设计方案中所采取的自动化控制方式分为爆裂实验自动化控制与膨胀量自动化控制以及高温脉冲周期保压过程自动化控制。这些都是通过相应的压力传感器来反馈压力值的，并且控制过程将会直接控制好柱塞泵的驱动电力转速。而这一过程将是基于PID控制理论来进行。所谓PID控制，就是指比例（P）、积分（I）和微分（D），即分别代表着控制器输入与输出误差信号比例、积分项消除稳态误差、微分项预测误差变化趋势三方面内容。

5 上位机界面设计和测试系统仿真设计

5.1 上位机界面

目前制作上位机监控程序的方法有很多，但是因为在汽车制动软管的检测过程中需要经过多项数据变量的检测，所以对该监控程序的性能要求较高，本文直接选择工业组态软件FIX组态王来开发。FIX组态王简单来说就是一种智能软件包，在PC机上来建立工业控制对象人机接口，选择其的原因就在于其人机界面功能工具多样切使用变价、通讯功能强大、数据采集功能高效、故障诊断与恢复功能优化、报警和事件管理功能先进以及其数据获取以及处理较为广泛。组态王可以通过连接网络，根据现场需要来提供多重冗余手段，使得系统更加可靠，同时其对于设备运行状态数据进行有效读取并实时发出指令。在利用组态王进行监控过程中，要选择好测试项目，其测试界面包括有压力上升与速率趋势图、自手動切换按钮、自手动操作面板、参数修改界面、打印等其它功能。因为组态王的报表系统是内嵌式的，所以在软件内部就可以去组态报表，利用其提供的多个函数来做好实时报表并打印[5]。

5.2 测试仿真系统

本文选取AMESim来作为测试系统仿真设计，其是一种液压/机械系统建模、仿真和动力学分析软件，具有强大的多学科领域通讯功能，并且拥有图形化建模方式和强大的二次开发能力，搭配鲁棒性极强的智能求解器和齐次分析工具，非常适用于汽车制动软管测试系统中的仿真测试工作。首先在液压系统方面，通过AMESim系统可以建立起一个仿真模型库，为了解决液压系统元件繁多的问题，可以通过HCD来提供特殊模型。其次是高温脉冲仿真，在仿真过程中需要注意4点，也就是元件库和信号库的建立、数字模型的选取、设定图形模块参数以及设置仿真时间、步长以及方式。最后是爆裂系统的仿真，该过程中增压缸模型是需要HCD来搭建的，对于系统压力也需要比例溢流阀实时控制，所以得出结果时间较长[6]。

6 结束语

综上所述，本文对汽车制动软管综合检测技术进行了概述，将汽车制动软管所需要检测的多项技术要点进行说明。并对汽车制动软管综合检测系统进行了设计，描述了检测控制系统设计、上位机界面选取以及仿真系统的建立要点，因为篇幅原因无法详述，希望可以为相关从业人员提供参考。

参考文献：

[1]刘建，崔洋，罗旋，王杨.汽车液压制动软管的寿命优化[J].汽车零部件，2020（01）：37-41.

[2]王新升.汽车制动软管试验方法及失效原因分析[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（12）：137.

[3]胡勇，雷崇彪，唐小芳.一种汽车制动软管压力试验机[J].机电工程技术，2017，46（08）：140-142.

[4]王恒飞. 汽车制动软管膨胀量自动测试台的研制[D].中国计量学院，2016.

[5]马麟. 汽车制动软管性能综合测试系统应用研究[D].北京工业大学，2014.

[6]郭春裕，翁文祥.汽车液压制动软管耐高温脉冲试验台[J].科技创新与应用，2013（17）：117.