趙晨馨范偉軍楊維和郭斌胡曉峰

（1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)，杭州 310018；2.杭州沃鐳智能科技股份有限公司，杭州 310018）

汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

趙晨馨1范偉軍1楊維和2郭斌2胡曉峰1

（1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)，杭州 310018；2.杭州沃鐳智能科技股份有限公司，杭州 310018）

針對(duì)目前制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)可靠性差、自動(dòng)化程度低的問(wèn)題，基于伺服控制技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)設(shè)計(jì)了制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)鉗在不同制動(dòng)壓力下所需液量及其動(dòng)態(tài)曲線的自動(dòng)檢測(cè)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)注油、排油、預(yù)加壓操作，提高了檢測(cè)效率。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)檢測(cè)性能穩(wěn)定、精度高，滿足測(cè)試需求。

主題詞:制動(dòng)鉗 所需液量 動(dòng)態(tài)曲線 自動(dòng)檢測(cè)

1 前言

在眾多交通事故中，制動(dòng)部件故障無(wú)疑是最直接、最危險(xiǎn)的因素之一。盤(pán)式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器相比，更具穩(wěn)定性、耐久性和安全性，且易于安裝維修[1]。制動(dòng)鉗是汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的重要組成部分，汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量是指在鉗體內(nèi)建立一定液壓所需壓入鉗體制動(dòng)液的體積，直接影響汽車(chē)的制動(dòng)效果，反映到整車(chē)的表現(xiàn)有制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)距離、踏板感覺(jué)等[2]。所需液量偏大會(huì)造成制動(dòng)主缸施壓困難，踏板行程增加，鉗內(nèi)活塞壓力不足，導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；所需液量偏小會(huì)使活塞回位量小，導(dǎo)致制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤(pán)分離不徹底，產(chǎn)生拖磨現(xiàn)象影響制動(dòng)鉗壽命，還會(huì)造成踏板行程短，制動(dòng)時(shí)踏板過(guò)硬，腳感差[3]，對(duì)駕駛員的舒適度有較大影響。因此，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量的檢測(cè)，是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)中十分重要的內(nèi)容。

行業(yè)對(duì)制動(dòng)鉗所需液量的測(cè)量也很重視，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 592—2013《液壓制動(dòng)鉗總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》對(duì)其試驗(yàn)方法進(jìn)行了描述。目前國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)對(duì)制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)方法的研究較少，企業(yè)大多采用指針儀表、液量管顯示和半自動(dòng)化操作，檢測(cè)儀器的抗干擾能力差，精度低，且操作復(fù)雜，測(cè)量效率低，易產(chǎn)生較大的人為誤差。國(guó)外開(kāi)發(fā)出了精度高的齒輪流量計(jì)產(chǎn)品，在精度和可靠性上雖有較大提升，但價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高，很難在國(guó)內(nèi)推廣[4]。

本文通過(guò)對(duì)制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)的研究，引入伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓加載的精確控制，采用電氣自動(dòng)化技術(shù)和高精度數(shù)據(jù)采集技術(shù)，設(shè)計(jì)了制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所需液量的自動(dòng)化檢測(cè)，以滿足企業(yè)需求。

2 制動(dòng)鉗所需液量分析及檢測(cè)原理

汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)杠桿原理將力傳遞給汽車(chē)制動(dòng)主泵，制動(dòng)主泵活塞移動(dòng)，將制動(dòng)液推進(jìn)制動(dòng)油管中，制動(dòng)鉗內(nèi)液缸增加的制動(dòng)液推動(dòng)鉗體活塞前進(jìn)，使得鉗體與制動(dòng)盤(pán)接觸，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)[5]。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 制動(dòng)系統(tǒng)示意

制動(dòng)鉗液缸增加的制動(dòng)液體積和鉗體產(chǎn)生液壓的關(guān)系即為制動(dòng)鉗所需液量參數(shù)。可以看出，制動(dòng)鉗所需液量對(duì)汽車(chē)制動(dòng)踏板行程和管路壓力建立具有決定性的作用。

對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程，制動(dòng)管路液壓一般不超過(guò)16 MPa。制動(dòng)鉗所需液量為[6]：

式中，di為制動(dòng)鉗內(nèi)活塞直徑；n為活塞個(gè)數(shù)；Vd為鉗體形變量；si為完全制動(dòng)時(shí)制動(dòng)鉗的活塞行程。

si的計(jì)算方法為：

式中，sg為克服制動(dòng)間隙所需的活塞行程；sj為制動(dòng)鉗鉗口變形所引起的活塞行程；sb為制動(dòng)鉗制動(dòng)襯塊彈性形變引起的活塞行程。

廠商一般將si設(shè)定為0.4～0.6 mm，由于在實(shí)際測(cè)量中無(wú)法測(cè)得制動(dòng)鉗在制動(dòng)時(shí)的活塞行程和鉗體形變體積，一般通過(guò)測(cè)量制動(dòng)主泵活塞位移間接得到鉗體的所需液量。

制動(dòng)主泵所需液量為：

式中，V′為制動(dòng)系統(tǒng)除制動(dòng)鉗外的所需液量；d0為制動(dòng)主泵的活塞直徑；x0為制動(dòng)主泵的活塞行程。

利用一個(gè)實(shí)心金屬球替代制動(dòng)鉗，可測(cè)得制動(dòng)系統(tǒng)除制動(dòng)鉗外的所需液量V′，此時(shí)的制動(dòng)主泵活塞位移為x1，則制動(dòng)鉗所需液量為：

3 測(cè)試系統(tǒng)需求分析

為了能使制動(dòng)鉗內(nèi)建立液壓，需要加載機(jī)構(gòu)模擬汽車(chē)制動(dòng)主泵加壓，對(duì)鉗內(nèi)液壓進(jìn)行精準(zhǔn)控制。在舊式檢測(cè)設(shè)備中一般采用氣缸或手推桿加載，但自動(dòng)化程度低，檢測(cè)效率低。采用精密伺服電機(jī)配合滾珠絲桿的加載方式更能滿足需求，根據(jù)廠商要求，加載速度的調(diào)節(jié)范圍為0～10 mm/s。

在進(jìn)行制動(dòng)鉗所需液量測(cè)試前，應(yīng)排凈加壓系統(tǒng)管路中的空氣，使管路充滿油液，采用真空注油的方式快捷有效，因此檢測(cè)系統(tǒng)必須能夠提供穩(wěn)定可靠的真空氣源和液壓源實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品管路的注油，加壓系統(tǒng)管路真空度應(yīng)小于0.5 kPa。完成制動(dòng)鉗所需液量的測(cè)試后，還需要對(duì)管路和產(chǎn)品排油，以便于管路的護(hù)理和產(chǎn)品的拆卸。

為了得到所需液量特征值和所需液量動(dòng)態(tài)曲線，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要采集快速加載過(guò)程中的液壓信號(hào)和位移信號(hào)。由于加載速度很快，需要在短時(shí)間內(nèi)采集很多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此選擇高速采集方式進(jìn)行采集。

在制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)過(guò)程中，液壓一般控制在0～20 MPa內(nèi)，所需液量測(cè)量范圍在0～8 mL內(nèi)，結(jié)合上述測(cè)試系統(tǒng)需求分析，提出了制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)過(guò)程中的主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。

表1 所需液量檢測(cè)主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

4 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 制動(dòng)鉗所需液量測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

基于以上測(cè)試系統(tǒng)需求分析，設(shè)計(jì)了汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量測(cè)量裝置。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括加載裝置和測(cè)試腔。加載裝置由伺服電機(jī)、滾珠絲桿、聯(lián)軸器、活塞桿、位移傳感器、安裝撐桿等構(gòu)成。測(cè)量腔上有進(jìn)油口和出油口，分別通過(guò)制動(dòng)管路與制動(dòng)鉗相連，活塞桿與測(cè)試腔模擬汽車(chē)制動(dòng)主泵。

在測(cè)試腔、管路充滿制動(dòng)液的情況下，精密伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器配合滾珠絲桿帶動(dòng)活塞桿勻速前進(jìn)，對(duì)管路和產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定加壓，在達(dá)到設(shè)定壓力后退回原點(diǎn)，通過(guò)位移傳感器分別記錄有、無(wú)被測(cè)產(chǎn)品時(shí)的活塞桿前進(jìn)位移，繼而計(jì)算得到包括制動(dòng)鉗在內(nèi)的系統(tǒng)所需液量和系統(tǒng)自身的所需液量，兩者相減即為制動(dòng)鉗的所需液量。檢測(cè)系統(tǒng)自身的所需液量測(cè)量方法為用金屬接頭替代制動(dòng)鉗連接出油油管和進(jìn)油油管進(jìn)行測(cè)量。

圖2 制動(dòng)鉗所需液量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意

活塞桿直徑設(shè)計(jì)為16 mm，最大行程為50 mm，滿足所需液量測(cè)量范圍的技術(shù)要求。外接限位開(kāi)關(guān)、原點(diǎn)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)電機(jī)回原點(diǎn)、裝置保護(hù)等功能[7]。選用量程為50 mm，精度為0.1%FS的高精度位移傳感器以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)前進(jìn)位移信號(hào)的實(shí)時(shí)采集。

加壓系統(tǒng)管路充滿制動(dòng)油液并排凈空氣是裝置測(cè)量的前提，考慮到裝置的結(jié)構(gòu)和工業(yè)檢測(cè)的快速性，采用真空注油和增壓器注油相結(jié)合的方法對(duì)裝置管路和產(chǎn)品注油。

4.2 測(cè)控管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于以上的測(cè)試分析，該系統(tǒng)應(yīng)具有穩(wěn)定的液壓源和真空源。目前常見(jiàn)的液壓源有氣液增壓器、液壓泵站等，本檢測(cè)系統(tǒng)采用企業(yè)試驗(yàn)臺(tái)上較為常用的氣液增壓器作為本系統(tǒng)的液壓源，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、體積小，建壓性能滿足本試驗(yàn)的需要。氣液增壓器的動(dòng)力源是壓縮空氣，因此該系統(tǒng)還應(yīng)具有可調(diào)節(jié)氣壓的供氣裝置，并通過(guò)供氣裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置氣洗排油的功能。真空源選擇真空泵實(shí)現(xiàn)管路的抽真空。檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)控管路系統(tǒng)原理如圖3所示。

氣源的進(jìn)氣壓力設(shè)為700 kPa，電氣比例閥采用SMC系列，量程為0.9 MPa，氣液增壓器增壓比為33，可產(chǎn)生的最大液壓為23.1 MPa，滿足測(cè)量制動(dòng)鉗的液壓要求，通過(guò)電氣比例閥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓的穩(wěn)定控制。在連接產(chǎn)品的出油口接口處，安裝有量程25 MPa，精度為0.25%FS的液壓傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品和管路液壓的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控。選用量程為100 kPa，精度為0.05 kPa的絕對(duì)壓力傳感器用于采集管路抽真空時(shí)的真空度。電磁閥和零泄漏閥用于控制氣體的充放和管路的注油、排油，其中加壓系統(tǒng)管路用零泄漏閥控制，以免管路泄漏對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。加壓系統(tǒng)管路由制動(dòng)鋼管制成，以盡可能減小管路形變對(duì)所需液量測(cè)試的影響，出油口和進(jìn)油口通過(guò)汽車(chē)專(zhuān)用制動(dòng)軟管與被測(cè)產(chǎn)品相連。減壓閥的作用是調(diào)節(jié)氣壓，用于氣洗排油。油箱和油霧分離罐用于制動(dòng)油液的回收和儲(chǔ)存。

圖3 測(cè)控管路系統(tǒng)原理

汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)控制電磁閥和零泄漏閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、管路的自動(dòng)注油、預(yù)加壓操作。在系統(tǒng)管路充滿制動(dòng)液的前提下，利用所需液量測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，液壓傳感器和位移傳感器實(shí)時(shí)采集管路的液壓和電機(jī)前進(jìn)的位移，計(jì)算機(jī)處理信號(hào)值并顯示所需液量和液壓的動(dòng)態(tài)曲線和設(shè)定壓力下的制動(dòng)鉗所需液量。在測(cè)量完成后，控制管路對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行氣洗排油。

4.3 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)液壓和位移信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，以及電磁閥、零泄漏閥的通斷和伺服電機(jī)的控制，系統(tǒng)以工控機(jī)為處理和控制核心，結(jié)合研華數(shù)據(jù)采集卡PCI-1716和運(yùn)動(dòng)控制卡MPC08組成控制器進(jìn)行信號(hào)處理。數(shù)據(jù)采集卡的AI通道采集液壓傳感器、位移傳感器和絕壓傳感器的信號(hào)值；AO通道輸出電壓至電氣比例閥用于調(diào)節(jié)氣壓控制液壓；DI信號(hào)用于檢測(cè)故障和處理用戶(hù)操作；DO信號(hào)用于控制系統(tǒng)電磁閥和零泄漏閥的通斷，可實(shí)現(xiàn)注油、排油和預(yù)加壓等操作[8]；伺服電機(jī)控制層采用半閉環(huán)方式，運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送指令到伺服電機(jī)編碼器，編碼器通過(guò)脈沖數(shù)精確控制伺服電機(jī)的前進(jìn)位移和加載速度，實(shí)現(xiàn)加載速度0～10 mm/s范圍內(nèi)的精確調(diào)節(jié)。系統(tǒng)控制處理原理如圖4所示。

4.4 系統(tǒng)測(cè)試流程分析

4.4.1 制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)流程

考慮到檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及檢測(cè)效率的提高，檢測(cè)流程分為注油、預(yù)加壓、測(cè)試和排油4個(gè)步驟。

圖4 系統(tǒng)控制處理原理

a.注油

在安裝好產(chǎn)品后，應(yīng)該對(duì)產(chǎn)品和管路進(jìn)行注油。注油分為真空注油和增壓器注油。

通過(guò)打開(kāi)電磁閥2和零泄漏閥8、21，運(yùn)行真空泵對(duì)管路進(jìn)行抽真空，絕對(duì)壓力傳感器實(shí)時(shí)采集管道的真空值，為了使注油達(dá)到良好效果，設(shè)定抽真空時(shí)間為300 s，絕對(duì)壓力小于0.5 kPa，達(dá)到設(shè)定目標(biāo)后，打開(kāi)電磁閥16和零泄漏閥23，氣液增壓器開(kāi)始向管道注油，設(shè)定注油時(shí)間為35 s。

由于真空注油后管道里還殘留著少量氣泡，還需通過(guò)增壓器注油來(lái)排除氣泡。增壓器注油分為建壓和泄壓兩部分，通過(guò)控制電氣比例閥27和電磁閥25、16使得氣液增壓器輸出液壓，打開(kāi)零泄漏閥23，使氣液增壓器對(duì)管道進(jìn)行加壓并保持?jǐn)?shù)秒，然后打開(kāi)零泄漏閥8、21泄壓，管道里殘留的氣泡會(huì)隨著油液排出加壓系統(tǒng)的管道，設(shè)定輸出液壓為7 MPa、加壓時(shí)間12 s、泄壓時(shí)間4 s，重復(fù)3次。

b.預(yù)加壓

在確保管路排凈空氣的情況下，控制氣液增壓器和零泄漏閥23輸出液壓對(duì)被測(cè)產(chǎn)品預(yù)加壓，目的是消除制動(dòng)鉗襯塊、活塞、制動(dòng)盤(pán)之間人工安裝造成的間隙，根據(jù)QC/T 592—2013的規(guī)定，設(shè)定加壓至16 MPa、加壓時(shí)間9 s，然后控制氣液增壓器泄壓，泄壓時(shí)間3 s，重復(fù)4次。

c.測(cè)試

計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，配合滾珠絲桿推動(dòng)活塞桿勻速前進(jìn)，從而進(jìn)行穩(wěn)定加壓，利用液壓傳感器采集管路的壓力，直至加壓到設(shè)定壓力，電機(jī)退回原點(diǎn)，分別記錄有、無(wú)制動(dòng)鉗時(shí)活塞桿的前進(jìn)距離。計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集液壓、位移信號(hào)，繪制所需液量動(dòng)態(tài)曲線，測(cè)得設(shè)定壓力下包含制動(dòng)鉗的系統(tǒng)所需液量，減去系統(tǒng)自身所需液量即為被測(cè)制動(dòng)鉗的所需液量。

d.排油

本系統(tǒng)采用氣洗的方法對(duì)管路、產(chǎn)品排油。通過(guò)控制電磁閥17接通氣洗管路，氣液增壓器輸出經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的氣壓，打開(kāi)零泄漏閥8、21、23，管路和產(chǎn)品中的油液在氣壓的推動(dòng)下排出管路和產(chǎn)品，流向油霧分離罐，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)油液的回收利用和產(chǎn)品、管路的排油。設(shè)定調(diào)壓閥調(diào)節(jié)后的氣壓為200 kPa，氣洗時(shí)間90 s。

4.4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)檢測(cè)流程進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。測(cè)試軟件采用Visual C++6.0作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，完成人機(jī)交互、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)保存與打印等操作。系統(tǒng)測(cè)試軟件流程如圖5所示，主要功能是實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及氣、液路系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作，實(shí)現(xiàn)對(duì)所需液量的自動(dòng)檢測(cè)。

圖5 軟件流程

數(shù)據(jù)采集采用高速采集模式，每個(gè)采樣通道的采樣頻率為1 kHz。采用多線程監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和報(bào)警系統(tǒng)的同步，確保系統(tǒng)的正確運(yùn)行。

5 測(cè)試數(shù)據(jù)及分析

選取國(guó)內(nèi)某型號(hào)制動(dòng)鉗作為被測(cè)對(duì)象，利用所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)廠商的要求，制動(dòng)鉗在16 MPa制動(dòng)壓力時(shí)，所需液量期望值應(yīng)在3.5～4.5 mL范圍內(nèi)。同時(shí)根據(jù)JJF 1059—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中不確定度的定義及評(píng)定要求，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的不確定度進(jìn)行評(píng)定[9]。

5.1 所需液量數(shù)據(jù)分析

分別對(duì)制動(dòng)鉗在10 MPa、16 MPa、20 MPa制動(dòng)壓力的所需液量進(jìn)行測(cè)量。重復(fù)測(cè)量10次所得的數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)表1的中的數(shù)據(jù)，測(cè)量裝置滿足廠商的測(cè)試要求。

5.2 所需液量動(dòng)態(tài)曲線特性分析

對(duì)制動(dòng)鉗進(jìn)行16 MPa制動(dòng)壓力下的所需液量檢測(cè)，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集液壓信號(hào)與伺服電機(jī)的位移信號(hào)，得到動(dòng)態(tài)所需液量的測(cè)量結(jié)果如表3所示，為便于分析高壓和低壓下的動(dòng)態(tài)所需液量，記錄的壓力點(diǎn)作不等間隔分布，其中P為各檢測(cè)壓力點(diǎn)，β為根據(jù)電機(jī)位移計(jì)算得到的動(dòng)態(tài)所需液量值。

表2 所需液量測(cè)試數(shù)據(jù) mL

整體上看，在測(cè)量范圍內(nèi)，制動(dòng)鉗所需液量隨壓力的增大而增大，增速不斷下降?？梢酝茰y(cè)，當(dāng)壓力進(jìn)一步增大后，所需液量將緩慢增加，最終維持在接近理論所需液量的最大值附近。

根據(jù)對(duì)所需液量動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的分析，各相同間距壓力點(diǎn)增量逐次減小，所需液量隨壓力的上升連續(xù)穩(wěn)定增加，不存在所需液量在某個(gè)壓力點(diǎn)劇烈變化的情況，滿足制動(dòng)鉗建壓過(guò)程穩(wěn)定性指標(biāo)要求。

5.3 不確定度評(píng)定

由測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度用A類(lèi)方法評(píng)定，當(dāng)用單次測(cè)量值作為被測(cè)量的估計(jì)值時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA為單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差，選取企業(yè)常用的16 MPa制動(dòng)壓力下的所需液量測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差作為本次測(cè)量的A類(lèi)不確定度分量。

數(shù)據(jù)采集卡、傳感器等引起的不確定度使用B類(lèi)方法評(píng)定[10]。液壓傳感器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1約為0.036 MPa，位移傳感器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量約為0.029 mm，計(jì)算得到由于位移傳感器采集造成的所需液量標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2為0.006 mL。查閱數(shù)據(jù)采集卡使用手冊(cè)，數(shù)據(jù)采集卡綜合誤差ε=2.492 mV，對(duì)液壓采集造成的不確定度u3約為0.016 MPa，對(duì)所需液量測(cè)量造成的不確定度u4約為0.006 mL。

根據(jù)上述分析，系統(tǒng)液壓的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

制動(dòng)壓力為16 MPa時(shí)，制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由此可知，該檢測(cè)設(shè)備重復(fù)性較好，滿足檢測(cè)需求。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文論述了一套汽車(chē)制動(dòng)鉗所需液量檢測(cè)系統(tǒng)，采用高精度數(shù)據(jù)采集技術(shù)和電氣自動(dòng)化技術(shù)，引入伺服電機(jī)加載，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移和液壓的精確控制，并實(shí)時(shí)采集，改變了以往檢測(cè)中手動(dòng)操作和人工觀察的局限性。該系統(tǒng)引入了所需液量動(dòng)態(tài)曲線，液壓加載控制快速精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集處理準(zhǔn)確，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注油及排油，檢測(cè)效率高。試驗(yàn)結(jié)果表明，該檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠有效。

1 蘇小平，王良模，談瑞春.汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器密封性工藝試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā).南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，25（4）：387～390.

2 許世波，王亥平，劉超麗，等.浮動(dòng)式制動(dòng)鉗總成所需液量試驗(yàn)方法.第十屆河南省汽車(chē)工程科學(xué)技術(shù)研討會(huì)，鄭州，2013.

3 沈達(dá).汽車(chē)制動(dòng)鉗體所需液量的檢測(cè)與淺析.汽車(chē)技術(shù)，2003（5）：36～38.

4 熊虎，程華國(guó)，徐康，等.制動(dòng)鉗所需液量試驗(yàn)臺(tái)研制.汽車(chē)科技，2015（4）：61～64.

5 Bollinger J G,Duffie N A.Computer Control of Machines and Processes.Automatica,1991,27:428～429.

6 Stocke J E.Recent Reyulatory History of Airbags.Airbag Technology.Society of Automotive Engineers Academic Press，1993，42（5）：98～100.

7 金浪濱，陸藝.真空助力器性能在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究.汽車(chē)技術(shù)，2012（5）：50～53.

8 羅泉，羅哉.離合器助力器性能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012（11）：64～66.

9 JJF 1059—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示.

10 馮雪.數(shù)據(jù)采集卡性能指標(biāo)與應(yīng)用.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，21（5）：10～11.

（責(zé)任編輯 斛 畔）

修改稿收到日期為2016年4月27日。

Design of Detection System for Required Fluid Amount of Automobile Brake Caliper

Zhao Chenxin1,Fan Weijun1,Yang Weihe2,Guo Bin2,HuXiaofeng1
（1.China Jiliang University,Hangzhou 310018;2.Hangzhou Wolei Intelligent Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310018）

Because of poor reliability and low automation for required fluid amount test of the brake caliper,a detecting system for required fluid amount of the brake caliper was designed based on servo control technology and data acquisition technology that could achieve the brake caliper automatic detection of required fluid amount at different braking pressures.Electric automation technology was applied in the design to achieve automatic oil filling,oil drain and prepressurization of the detecting system,which could improve the detecting efficiency.Test results showed that the detection system operates steadily,has high detecting precision and satisfies the test requirements.

Brake caliper,Required fluid amount,Dynamic curve,Automatic detection

U463.51+2

A

1000-3703（2016）11-0030-05

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015QK288）；杭州市汽車(chē)零部件智能檢測(cè)科技創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目（20151433S01）；浙江省公益技術(shù)研究工業(yè)項(xiàng)目（2016C31048）。

范偉軍，男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槠?chē)零部件檢測(cè)和精密測(cè)試技術(shù)，fanweijun@wolei-tech.com。