商用車駕駛室翻轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺(tái)架開發(fā)

周硯文，管李艷，強(qiáng)翠麗，李憶

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

對(duì)于駕駛室位于發(fā)動(dòng)機(jī)上方的商用車來說，在車輛保養(yǎng)或維修過程中需要將駕駛室翻轉(zhuǎn)起來進(jìn)行維護(hù)。因此翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)能否正常工作，是車輛維護(hù)保養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。

目前電動(dòng)液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)是商用車駕駛室中常用的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要由油罐、液壓缸和電動(dòng)泵等組成。使用時(shí)先將油罐撥叉撥到上翻位置，再使電動(dòng)泵工作，此時(shí)電動(dòng)泵從油罐中抽油給液壓缸加壓升起駕駛室，實(shí)現(xiàn)上翻功能。反之可實(shí)現(xiàn)回落功能。

因?yàn)榉D(zhuǎn)系統(tǒng)在車輛維護(hù)中具有重要作用，所以對(duì)于駕駛室翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)耐久性能的考核是翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一，耐久試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)專用臺(tái)架進(jìn)行開展。

1 臺(tái)架設(shè)計(jì)概述

在本臺(tái)架開發(fā)過程中，以ADT8940 板卡為基礎(chǔ)，配以步進(jìn)電機(jī)、繼電器等硬件組裝，再用LabVIEW 完成軟件控制系統(tǒng)。該試驗(yàn)臺(tái)架構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)架構(gòu)圖

該試驗(yàn)臺(tái)架可實(shí)現(xiàn)駕駛室上翻/回落位置的檢測、步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)油罐撥叉的撥動(dòng)、繼電器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)泵的通斷電運(yùn)行。最后通過LabVIEW 編程實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過程自動(dòng)化。

2 硬件部分設(shè)計(jì)

臺(tái)架以ADT8940 板卡和其Q3BYG806MB型三相步進(jìn)電機(jī)為基礎(chǔ)，搭配繼電器、傳感器等外設(shè)后，可實(shí)現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)動(dòng)作和相關(guān)檢測。硬件架構(gòu)如圖所示。

圖2 臺(tái)架硬件架構(gòu)

（1）板卡、步進(jìn)電機(jī)和繼電器的設(shè)計(jì)

ADT8940 卡是基于PCI 總線的高性能伺服/步進(jìn)控制卡，配有I/O 接口、步進(jìn)電機(jī)接口、內(nèi)部12VDC 電源和光耦開關(guān)等，可連接傳感器、步進(jìn)電機(jī)和繼電器等外設(shè)，支持LabVIEW等編程，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

Q3BYG806MB 三相步進(jìn)電機(jī)，其最高分辨率為60000步/轉(zhuǎn)，可以滿足撥動(dòng)撥叉的動(dòng)作。設(shè)計(jì)專用連接工裝將電機(jī)和撥叉相連使其能聯(lián)動(dòng)。

施奈德SSR40 繼電器輸入端可直接由板卡內(nèi)部12VDC驅(qū)動(dòng)，輸出端連接24V 直流電源和電動(dòng)泵。通過板卡可控制繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)泵的工作。

（2）傳感器布置

臺(tái)架使用DF-C-221024 型接近傳感器來實(shí)現(xiàn)駕駛室上翻/回落位置和撥叉位置的檢測。臺(tái)架共使用4 個(gè)傳感器，編號(hào)分別為#1～#4。其中#3 和#4 分別安裝于駕駛室回落位置和翻轉(zhuǎn)位置，作為上翻/回落到位檢測。#1 和#2 安裝于油罐撥叉的上翻和回落位置，用于撥叉是否已撥到位。示意圖如下圖3 和圖4 所示。

圖3 駕駛室翻轉(zhuǎn)/回落到位傳感器安裝示意圖

圖4 油罐撥叉上翻/回落傳感器安裝示意圖

3 軟件部分設(shè)計(jì)

駕駛室翻轉(zhuǎn)的一個(gè)循環(huán)定義為：將油罐撥叉撥到上翻位→電動(dòng)泵上電工作開始上翻→上翻到位后將油罐撥叉撥到回落位→電動(dòng)泵上電工作開始回落→回落到位。在臺(tái)架設(shè)計(jì)中使用LabVIEW 編程。程序由板卡/電機(jī)初始化、過程監(jiān)控、耐久次數(shù)統(tǒng)計(jì)、急停4 個(gè)模塊組成，實(shí)現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。軟件功能結(jié)構(gòu)如下圖5 所示。

圖5 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

具體程序流程圖和程序運(yùn)行界面如圖6 和圖7 所示。首先輸入用戶名和密碼，登陸成功后，進(jìn)行板卡和電機(jī)的初始化，確認(rèn)板卡和步進(jìn)電機(jī)工作正常。接著再檢測當(dāng)前耐久次數(shù)是否已到達(dá)設(shè)計(jì)次數(shù)，如果到達(dá)設(shè)定次數(shù)后則停止試驗(yàn)。否則繼續(xù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。

圖6 程序流程圖

開展耐久試驗(yàn)時(shí)，首先通過步進(jìn)電機(jī)將油罐撥叉撥到上翻位，上翻位傳感器反饋到位信號(hào)，電動(dòng)泵通電工作，開始上翻過程。駕駛室上翻到位，上翻傳感器返回上翻到位信號(hào)，電動(dòng)泵停止工作。回落過程同上翻過程。一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，循環(huán)計(jì)數(shù)器處增1。

在程序設(shè)計(jì)中，需注意以下幾點(diǎn)：

（1）傳感器布置到位。因?yàn)轳{駛室位置和油罐撥叉位置都是由傳感器完成信號(hào)反饋的，所以要確認(rèn)傳感器位置，防止出現(xiàn)傳感器信號(hào)反饋異常情況。比如駕駛室翻轉(zhuǎn)到位后傳感器仍檢測不到信號(hào)，或撥叉還沒到位而傳感器給出到位信號(hào)等。

（2）耐久次數(shù)統(tǒng)計(jì)。在程序中有子程序模塊，專門處理耐久次數(shù)統(tǒng)計(jì)。在試驗(yàn)開始前輸入耐久次數(shù)后，由軟件自動(dòng)記錄已完成次數(shù)并存盤，在異常斷電恢復(fù)后或停機(jī)檢查樣品后可繼續(xù)從上次停止次數(shù)運(yùn)行，防止數(shù)據(jù)丟失。

（3）設(shè)備冷卻降溫。由于耐久試驗(yàn)中，電動(dòng)泵等元件長時(shí)間工作有燒壞的風(fēng)險(xiǎn)，所以除了外接風(fēng)扇對(duì)電動(dòng)泵及油缸等進(jìn)行降溫外，還要在軟件中設(shè)計(jì)相關(guān)冷卻時(shí)間保護(hù)電動(dòng)泵。

（4）軟件停機(jī)保護(hù)。臺(tái)架中除了硬件急停按鈕外，軟件中還專門引入了狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思路。如果耐久過程中出現(xiàn)問題，比如翻轉(zhuǎn)一半時(shí)翻轉(zhuǎn)件失效，傳感器在一定時(shí)間內(nèi)檢測不到到位信號(hào)等，系統(tǒng)可根據(jù)狀態(tài)機(jī)判斷出現(xiàn)故障自動(dòng)停機(jī)。

4 運(yùn)行結(jié)果

本系統(tǒng)在投入使用后，對(duì)多個(gè)車型的駕駛室翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)開展了耐久性能試驗(yàn)，在試驗(yàn)中能夠順利達(dá)到設(shè)計(jì)的耐久次數(shù)目標(biāo)且試驗(yàn)臺(tái)架工作穩(wěn)定可靠，有效地保證了企業(yè)新開發(fā)商用車型翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的可靠性。