商用車駕駛室翻轉耐久試驗臺架開發

周硯文，管李艷，強翠麗，李憶

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

對于駕駛室位于發動機上方的商用車來說，在車輛保養或維修過程中需要將駕駛室翻轉起來進行維護。因此翻轉系統能否正常工作，是車輛維護保養的重要環節之一。

目前電動液壓翻轉系統是商用車駕駛室中常用的翻轉機構。該機構主要由油罐、液壓缸和電動泵等組成。使用時先將油罐撥叉撥到上翻位置，再使電動泵工作，此時電動泵從油罐中抽油給液壓缸加壓升起駕駛室，實現上翻功能。反之可實現回落功能。

因為翻轉系統在車輛維護中具有重要作用，所以對于駕駛室翻轉系統耐久性能的考核是翻轉系統設計的重要指標之一，耐久試驗需要設計專用臺架進行開展。

1 臺架設計概述

在本臺架開發過程中，以ADT8940 板卡為基礎，配以步進電機、繼電器等硬件組裝，再用LabVIEW 完成軟件控制系統。該試驗臺架構圖如圖1 所示。

圖1 試驗臺架構圖

該試驗臺架可實現駕駛室上翻/回落位置的檢測、步進電機實現油罐撥叉的撥動、繼電器實現電動泵的通斷電運行。最后通過LabVIEW 編程實現翻轉過程自動化。

2 硬件部分設計

臺架以ADT8940 板卡和其Q3BYG806MB型三相步進電機為基礎，搭配繼電器、傳感器等外設后，可實現駕駛室翻轉動作和相關檢測。硬件架構如圖所示。

圖2 臺架硬件架構

（1）板卡、步進電機和繼電器的設計

ADT8940 卡是基于PCI 總線的高性能伺服/步進控制卡，配有I/O 接口、步進電機接口、內部12VDC 電源和光耦開關等，可連接傳感器、步進電機和繼電器等外設，支持LabVIEW等編程，符合系統設計要求。

Q3BYG806MB 三相步進電機，其最高分辨率為60000步/轉，可以滿足撥動撥叉的動作。設計專用連接工裝將電機和撥叉相連使其能聯動。

施奈德SSR40 繼電器輸入端可直接由板卡內部12VDC驅動，輸出端連接24V 直流電源和電動泵。通過板卡可控制繼電器的通斷，實現電動泵的工作。

（2）傳感器布置

臺架使用DF-C-221024 型接近傳感器來實現駕駛室上翻/回落位置和撥叉位置的檢測。臺架共使用4 個傳感器，編號分別為#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/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 軟件部分設計

駕駛室翻轉的一個循環定義為：將油罐撥叉撥到上翻位→電動泵上電工作開始上翻→上翻到位后將油罐撥叉撥到回落位→電動泵上電工作開始回落→回落到位。在臺架設計中使用LabVIEW 編程。程序由板卡/電機初始化、過程監控、耐久次數統計、急停4 個模塊組成，實現駕駛室翻轉動作。軟件功能結構如下圖5 所示。

圖5 軟件功能結構圖

具體程序流程圖和程序運行界面如圖6 和圖7 所示。首先輸入用戶名和密碼，登陸成功后，進行板卡和電機的初始化，確認板卡和步進電機工作正常。接著再檢測當前耐久次數是否已到達設計次數，如果到達設定次數后則停止試驗。否則繼續進行翻轉耐久試驗。

圖6 程序流程圖

開展耐久試驗時，首先通過步進電機將油罐撥叉撥到上翻位，上翻位傳感器反饋到位信號，電動泵通電工作，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，電動泵停止工作。回落過程同上翻過程。一個循環結束后，循環計數器處增1。

在程序設計中，需注意以下幾點：

（1）傳感器布置到位。因為駕駛室位置和油罐撥叉位置都是由傳感器完成信號反饋的，所以要確認傳感器位置，防止出現傳感器信號反饋異常情況。比如駕駛室翻轉到位后傳感器仍檢測不到信號，或撥叉還沒到位而傳感器給出到位信號等。

（2）耐久次數統計。在程序中有子程序模塊，專門處理耐久次數統計。在試驗開始前輸入耐久次數后，由軟件自動記錄已完成次數并存盤，在異常斷電恢復后或停機檢查樣品后可繼續從上次停止次數運行，防止數據丟失。

（3）設備冷卻降溫。由于耐久試驗中，電動泵等元件長時間工作有燒壞的風險，所以除了外接風扇對電動泵及油缸等進行降溫外，還要在軟件中設計相關冷卻時間保護電動泵。

（4）軟件停機保護。臺架中除了硬件急停按鈕外，軟件中還專門引入了狀態機的設計思路。如果耐久過程中出現問題，比如翻轉一半時翻轉件失效，傳感器在一定時間內檢測不到到位信號等，系統可根據狀態機判斷出現故障自動停機。

4 運行結果

本系統在投入使用后，對多個車型的駕駛室翻轉系統開展了耐久性能試驗，在試驗中能夠順利達到設計的耐久次數目標且試驗臺架工作穩定可靠，有效地保證了企業新開發商用車型翻轉系統的可靠性。