汽車淋雨試驗室設(shè)計

胡志龍

（天津一汽夏利汽車股份有限公司產(chǎn)品開發(fā)中心）

整車淋雨試驗是一種人工環(huán)境試驗方法，用于測試汽車的防雨密封性能，模擬汽車在使用條件下遇到自然降雨或滴水環(huán)境時對整車產(chǎn)生的影響。根據(jù)客戶的反饋信息，某公司生產(chǎn)的個別轎車產(chǎn)品存在密封性差的缺陷。淋雨試驗室能夠在車型的開發(fā)環(huán)節(jié)對試驗車車身及底盤實現(xiàn)淋雨量及淋雨時間可控的淋雨試驗。

1 淋雨試驗室結(jié)構(gòu)

汽車淋雨試驗室是車身密封檢測的重要裝置，主要由淋雨室體、噴淋系統(tǒng)、吹干系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及水循環(huán)系統(tǒng)組成，如圖1所示[1]。

1）淋雨室體。主要作用是形成封閉的試驗區(qū)域，與非試驗區(qū)隔離。采用復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)，內(nèi)層用鍍鋅板，外層為彩鋼板，中間填隔聲材料，骨架用型鋼焊接而成。室體側(cè)面設(shè)有玻璃窗，便于觀察室內(nèi)情況。2）噴淋系統(tǒng)。由水泵、水過濾裝置、回水槽、回水池、吸水池、管路及噴嘴等組成，模擬人工降雨。噴淋水由水泵從吸水池泵出，經(jīng)過濾器進(jìn)入管路從噴嘴噴出，進(jìn)回水槽流入回水池，通過回水池沉淀過濾，進(jìn)入吸水池進(jìn)行下一輪循環(huán)。3）控制系統(tǒng)。由控制電氣、流量計及壓力表等組成，對試驗時間、淋雨強度及噴射壓力進(jìn)行調(diào)整控制。4）水路設(shè)計。采用循環(huán)水路，供水系統(tǒng)的出口壓力可調(diào)，系統(tǒng)設(shè)壓力表及流量表，可分別指示頂噴及側(cè)噴的壓力和流量，可方便快捷地調(diào)整各噴淋管路，達(dá)到需要的降雨強度[2]。

2 淋雨試驗室技術(shù)方案

整車淋雨試驗臺的技術(shù)方案主要參考整車淋雨國家標(biāo)準(zhǔn)QC/T 476—2007[3]，以技術(shù)參數(shù)滿足并高于國家標(biāo)準(zhǔn)為原則。

2.1 內(nèi)部整體方案

淋雨室內(nèi)部尺寸（長×寬×高）為：9 000 mm×5 500 mm×3 600 mm；箱體采用50 mm 厚庫板（外用鍍鋅鋼板外加烤漆，內(nèi)采用不銹鋼龍骨）外加整體封邊加固。淋雨室體側(cè)面設(shè)置防潮且防水照明燈，燈外加防潮玻璃罩，光照度≥300 Lux。底板采用網(wǎng)狀槽鋼以加強底部承重，其上平鋪3 mm 波紋防滑點陣孔位不銹鋼鋼板。箱門采用雙開門設(shè)計，附加觀察視窗，單門尺寸（寬×高）為2 000 mm×2 200 mm；視窗采用2 層真空玻璃，每個箱門上設(shè)2 個視窗，箱體兩側(cè)各設(shè)3 個視窗。輸送方式為單方向進(jìn)入箱體，完成噴淋后倒車退出，整車采用人工操作，行駛進(jìn)入試驗室內(nèi)。控制箱采用不銹鋼制成，內(nèi)部放置水泵與電氣控制線路，并配置外接風(fēng)扇排熱。

2.2 淋雨區(qū)域和降雨流量

試驗室淋雨區(qū)域尺寸（長×寬×高）為：5 000 mm×4 000 mm×2 200 mm；車身前部平均淋雨強度為（12±1）mm/min，車身側(cè)面、后部、頂部及底部平均淋雨強度為（8±1）mm/min[3]；降雨流量設(shè)計為 8～12 mm/min，可調(diào)。

2.3 噴淋密度

在各噴淋面支管路上均勻安裝噴嘴，噴嘴數(shù)量保證所對應(yīng)的車身外表面各受檢部位，處于淋雨區(qū)域內(nèi)[3]。主管道采用不銹鋼管，分頂部、底部、左側(cè)及右側(cè)四路主管；支管也采用不銹鋼管，并與主管連接，以500 mm×500 mm 點陣分布噴嘴，噴嘴數(shù)為256 個，以保證各噴淋面其噴嘴、噴淋量與壓力穩(wěn)定，并設(shè)有可拆卸式法蘭，方便設(shè)備管路的清洗維護(hù)。

2.4 噴嘴

為保證噴嘴出水均勻，且成60°圓錐體形狀，確定噴嘴直徑為2.5～3 mm[3]；噴嘴采用銅質(zhì)電鍍卡箍式快換噴嘴，出水呈圓錐體形狀的可調(diào)球形。噴嘴展開角度為（60±5）°；壓力為（2.1±0.1）kg/cm,可調(diào)；流量為3 L/min 可調(diào)（單個）；直徑為2.5 mm；噴射狀態(tài)為實心錐狀水柱，均勻布置，不存在死區(qū)。噴射方向及調(diào)節(jié)范圍（噴嘴姿勢）為：1）頂部噴嘴軸在試件XOZ 斜平面和0～60°水平（向下）；2）左右噴嘴軸在車輛 YOZ 斜平面和0～60°水平（向下）；3）底部噴嘴軸在垂直向下和圓周方向可調(diào)0～40°。噴嘴與球座采用螺紋連接，球座機卡在水管上，便于更換及清理堵塞雜質(zhì)；噴嘴與試件外表面的距離為500～900 mm，且頂部噴水面積大于車頂面積，車前端面噴嘴可調(diào)節(jié)噴淋角度，便于車前端面接受淋雨。

2.5 水循環(huán)系統(tǒng)

參考QC/T 476—2007，淋雨試驗室供水壓力設(shè)定為（150±10）kPa，可調(diào)節(jié)。

采用2 組噴淋水泵，能達(dá)到壓力輸出穩(wěn)定，耐久性能高的要求。蓄水箱采用不銹鋼板制成，尺寸（長×寬×高）為：5 250 mm×5 000 mm×150 mm；采用污水泵1 組，以便達(dá)到防污能力高、運轉(zhuǎn)可靠且耐久能力強的要求。

2.6 水處理系統(tǒng)

水池開口處設(shè)蓋板，便于日后維修、清理沉淀池內(nèi)的雜物及泥沙等。由于設(shè)備在運行中循環(huán)水會被工件帶入的泥沙、油污及零星雜物等污染，影響設(shè)備正常工作，嚴(yán)重時會損傷設(shè)備，因此必須進(jìn)行處理。過濾池設(shè)特別過濾網(wǎng)，阻擋直徑大于0.5 mm 的漂浮物進(jìn)入池內(nèi)。另外，為防止噴嘴堵塞，二級過濾采用一臺大流量過濾泵，泵的出口設(shè)置精濾器，噴水經(jīng)過濾后進(jìn)入蓄水箱。

當(dāng)外蓄水箱水量不足時，外接水路電磁閥打開，自動進(jìn)行補水至儲水水量高位，防止噴淋流量不足；為防止蓄水池水外溢，設(shè)置蓄水池水外溢排水口。

2.7 控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用自動控制的模式，噴淋系統(tǒng)中各電氣部件的邏輯運行由PLC 編程控制，噴淋時間通過設(shè)置時間開關(guān)來實現(xiàn)。控制系統(tǒng)軟件可設(shè)定耐水周期時間，人機操作接口以及檔案USB 存取；同時也可設(shè)定執(zhí)行方式、執(zhí)行時間、靜置時間、重復(fù)循環(huán)及循環(huán)周期次數(shù)。在執(zhí)行狀態(tài)下，人機接口可讀取該狀態(tài)下壓力及流量瞬時值；所有測試數(shù)值皆由人機接口讀取，并由USB 存取。水泵轉(zhuǎn)速變頻方式控制，以便得到穩(wěn)定的流量及壓力值，免除人工調(diào)整困擾；傳感裝置中壓力表選用多套精密原裝進(jìn)口數(shù)顯式壓力表，流量計選用多分路偵測與控制流量計，精密原裝進(jìn)口數(shù)顯式壓力表。

多重保護(hù)裝置包括：電壓缺相保護(hù)功能、過電壓保護(hù)功能、水泵過載保護(hù)開關(guān)以及短路與過電流保護(hù)。另外還具有低水位警告裝置，水位低時提醒警告。

3 結(jié)論

淋雨試驗室的投入使用能夠更加全面，且有針對性地檢驗整車的防雨防漏密封性能，并將相應(yīng)的檢驗結(jié)果及時反饋到車身設(shè)計部門，全面提升汽車的防雨密封性能，對其它淋雨試驗室的設(shè)計建設(shè)也有一定的借鑒作用。