專利名稱:便攜式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)性能檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于重型汽車(chē)和其它工程機(jī)械制動(dòng)系制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)性能檢測(cè)的儀器。
現(xiàn)有的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)方法主要有兩種,一種是臺(tái)架試驗(yàn)法,一種是道路試驗(yàn)法。
臺(tái)架試驗(yàn)法是在專用的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,測(cè)量每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力矩。這種方法對(duì)于重型礦用汽車(chē)來(lái)說(shuō),存在兩個(gè)問(wèn)題(1)目前最大的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所允許的最大軸載荷是10000kg,而載重量27噸以上的礦用汽車(chē),空載時(shí)后橋載荷超過(guò)10000kg。(2)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)只能檢測(cè)每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力矩,無(wú)法檢測(cè)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間等性能參數(shù),而這些參數(shù)對(duì)制動(dòng)距離的長(zhǎng)短影響很大。
道路試驗(yàn)法是用五輪儀記錄車(chē)輛的實(shí)際制動(dòng)過(guò)程中速度與時(shí)間的關(guān)系和速度與路程的關(guān)系?;蛴脺p速度儀測(cè)量制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輛的最大減速度等參數(shù)。這種方法對(duì)于重型礦用汽車(chē)來(lái)說(shuō),也存在兩個(gè)問(wèn)題(1)道路試驗(yàn)對(duì)路面條件和車(chē)輛制動(dòng)初速度有一定要求,大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法達(dá)到這種要求。礦用汽車(chē)由于超寬、超高、又不允許上公路,實(shí)際上用道路試驗(yàn)法檢測(cè)礦用汽車(chē)的制動(dòng)性能很難進(jìn)行。(2)道路試驗(yàn)只能檢測(cè)車(chē)輛總的制動(dòng)性能,無(wú)法檢測(cè)每一個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力,特別是無(wú)法檢測(cè)左右車(chē)輪的制動(dòng)力差,所以不能解決制動(dòng)跑偏問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)中尚沒(méi)有一種適合于重型礦用汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)、特別是現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)的方法和儀器。
制動(dòng)系是由兩大部分組成的,一部分是車(chē)輪制動(dòng)器,另一部分是制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)資料和現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì),在制動(dòng)系的故障中,制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障約占90%。記錄車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間變化的過(guò)渡過(guò)程,就可以計(jì)算出制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能參數(shù),也就可以基本上解決對(duì)制動(dòng)泵的檢測(cè)問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的是提出一種便攜式的制動(dòng)性能檢測(cè)儀器技術(shù)方案,能夠在汽車(chē)原地不行駛,不上試驗(yàn)臺(tái)的情況下,檢測(cè)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)和故障。
本實(shí)用新型的內(nèi)容包括傳感器,由一只單片式計(jì)算機(jī)控制的信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和輸入、輸出電路以及一臺(tái)輸出顯示裝置,電路信號(hào)觸發(fā)開(kāi)關(guān)安裝在制動(dòng)腳踏板上;傳感器是與液壓油管相接的壓力傳感器,壓力傳感器是由壓電晶體和定位卡具組成的外卡式壓力傳感器,壓電晶體與液壓管壁直接靠接,定位卡具是可卸式卡夾,包括一對(duì)夾體,夾體一端用銷軸聯(lián)接,另一端有相對(duì)貫通的螺孔,可用蝶母螺絲聯(lián)接,兩夾體中段位相對(duì)處有恰可包覆液壓油管外壁的對(duì)稱凹槽,凹槽內(nèi)壁襯有彈性墊,壓電晶體有兩片,其位置相對(duì)分別嵌臥于彈性墊上,壓力傳感器是插入式壓力傳感器;檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)是傳感器串接電荷放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、單片機(jī);復(fù)位、起動(dòng)電路,信號(hào)開(kāi)關(guān)和晶振電路分別串接單片機(jī);單片機(jī)與地址存貯器、外部數(shù)據(jù)存貯器、輸出顯示裝置相聯(lián)通。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是采用單片機(jī)技術(shù),在軟件支持下,記錄在車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間變化的過(guò)渡過(guò)程,依此可以計(jì)算出制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如附圖所示
圖1 是本設(shè)計(jì)卡式壓力傳感器構(gòu)造圖,其中1.1是主視圖,1.2是1.1的A-A剖面視圖;圖2 是制動(dòng)泵狀態(tài)完好時(shí),液壓系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系圖;圖3 是本設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)框圖;圖4 是本設(shè)計(jì)的電路連接關(guān)系圖;圖中標(biāo)號(hào)表示圖1中1、銷軸 2、夾體3、彈性墊 4、壓電晶體5、油管 6、螺栓7、蝶螺母圖2 中p、壓力 t、時(shí)間圖3、4中(1)、單片計(jì)算機(jī) MCS-51(2)、壓力傳感器(3)、電荷放大器(4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片A/D(5)、復(fù)位、起動(dòng)電路(6)、信號(hào)開(kāi)關(guān)(7)、地址鎖存器74LS373(8)、外部數(shù)據(jù)存貯器6264 RAM(9)、晶振電路(10)、Tpup16A打印機(jī)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以具體說(shuō)明參見(jiàn)圖1是卡式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖,有兩片夾體2,一端用銷軸1絞接,另一端有相對(duì)貫通的螺孔,其中穿設(shè)螺栓6,可用蝶螺母7緊固。夾體2中段部有恰可包覆油管5的對(duì)稱凹槽,凹槽內(nèi)壁襯有彈性墊3,其上嵌臥壓電晶體4作為壓力傳感器觸頭。使用時(shí)將夾體2夾在油管5上,使壓電晶體4與油管接觸以感知其傳遞的油壓變化。夾體一般卡在油管近油缸處為宜。
參見(jiàn)圖2、3、4在制動(dòng)系技術(shù)狀態(tài)完好的情況下,液壓系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系如圖2所示。在時(shí)間t=0時(shí),司機(jī)踩下制動(dòng)腳踏板,信號(hào)開(kāi)關(guān)接通,儀器開(kāi)始計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間t1后,壓力開(kāi)始上升,并經(jīng)過(guò)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間t0后,達(dá)到最大值。解除制動(dòng)后,信號(hào)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),經(jīng)過(guò)制動(dòng)解除時(shí)間t3后,壓力回到零。t1,t2,t3和最大壓力值Pmax都是制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要性能參數(shù)。將這些參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比,便可以確定制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)狀況和故障。
電路結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示電量信號(hào)(a)由安裝在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)靠近制動(dòng)油缸的管路上的外卡式傳感器(2)測(cè)得,經(jīng)電荷放大電路(3)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)并放大,在單片機(jī)(1)的控制信號(hào)(e、c)控制下開(kāi)啟模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4),將壓力數(shù)字信號(hào)(b)輸入單片機(jī)(1)。
在車(chē)輛制動(dòng)腳踏板上安裝接觸開(kāi)關(guān)(d),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空檔運(yùn)轉(zhuǎn)到制動(dòng)系統(tǒng)的儲(chǔ)氣筒或液壓儲(chǔ)能器內(nèi)的壓力上升到規(guī)定值,踩下制動(dòng)腳踏板接通開(kāi)關(guān)(d),單片機(jī)(1)開(kāi)始工作,啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4),將壓力數(shù)字信號(hào)采入單片機(jī)并存儲(chǔ)于內(nèi)部或外部隨機(jī)存儲(chǔ)器(8),每隔一定的時(shí)間,采取一個(gè)壓力值,直到松開(kāi)剎車(chē)腳踏板,固化程序再采取一定數(shù)量的壓力信號(hào)。
采樣結(jié)束以后,固化程序根據(jù)油管5材料的力學(xué)參數(shù)對(duì)所有壓力值進(jìn)行計(jì)算,使得輸出結(jié)果與輸入信號(hào)相一致。
外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(8)、地址鎖存器(7)以及它們與單片機(jī)(1)之間的控制線路(g、m)為單片機(jī)有效地存貯、傳遞數(shù)據(jù)信息(h、k)、地址信息(h、l)提供了保障。
在信號(hào)(i、j)控制下,單片機(jī)(1)將處理后的信息(f)輸出到微型打印機(jī)(10),打印機(jī)依據(jù)壓力與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置,打印出壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線(圖1所示),最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果打印出最大壓力值Pmax和三個(gè)特征時(shí)間值t1、t2、t3。
電路連接關(guān)系如圖4所示電量信號(hào)(a)由外卡式壓電傳感器(2)測(cè)得并經(jīng)電荷放大器(3)反相端輸入,將電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大后輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)腳13。
安裝于制動(dòng)腳踏板上的接觸開(kāi)關(guān)d連接到起始和終止時(shí)間控制電路(6),然后接入單片機(jī)(1)腳12、13。
單片機(jī)(1)腳1-8接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)腳0-7,單片機(jī)的腳16、17作為讀、寫(xiě)控制信號(hào)經(jīng)反相后接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)的腳8、9,同時(shí)單片機(jī)(1)腳(26)及地址鎖存器(7)腳14作為選通信號(hào)分別接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片腳10、12,單片機(jī)腳30作為時(shí)鐘信號(hào)與其腳11相接以協(xié)調(diào)工作。
單片機(jī)21-25腳與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(8)腳20-16相連以及地址鎖存器(7)腳8-15與數(shù)據(jù)存貯器(8)腳0-7相連作為地址選擇,單片機(jī)腳32-39與數(shù)據(jù)存貯器(8)腳8-15相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、與地址鎖存器(7)腳0-7相連傳輸?shù)刂沸盘?hào)、與微型打印機(jī)(10)腳0-7相連傳輸數(shù)據(jù)。
單片機(jī)腳26-28與微型打印機(jī)(10)腳8、9、10相接以協(xié)調(diào)打印機(jī)與主機(jī)的工作。
復(fù)位及起動(dòng)電路(5)接入單片機(jī)腳9。
晶振電路(9)接入單片機(jī)腳18、19。
單片機(jī)腳20、40分別接地和+5V電源。
其它一些接地及電源的接線腳在此不一一敘述。
本設(shè)計(jì)實(shí)施例的測(cè)試儀使用方法是在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)靠近制動(dòng)油缸的管路上安裝外卡式壓力傳感器,在制動(dòng)腳踏板上安裝信號(hào)觸發(fā)開(kāi)關(guān)。啟動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)并空檔運(yùn)行到制動(dòng)系統(tǒng)的儲(chǔ)氣筒(氣液綜合式)或液壓儲(chǔ)能器(全液壓式)內(nèi)的壓力上升到規(guī)定值,然后,踩下制動(dòng)腳踏板,液壓系統(tǒng)的壓力從零開(kāi)始上升并迅速達(dá)到最大值。油液的壓力使油管產(chǎn)生微小變形,其變形量和壓力值成正比。外卡式壓力傳感器感受到油管的變形并將變形轉(zhuǎn)換為壓電晶體的電荷信號(hào),經(jīng)電荷放大器后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。電壓值正比于油管變形量即正比于液壓系統(tǒng)的壓力。電壓信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后記錄下來(lái)。
經(jīng)過(guò)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間T1后,壓力開(kāi)始上升并經(jīng)過(guò)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間T2后,達(dá)到最大值。解除制動(dòng)后,信號(hào)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),經(jīng)過(guò)制動(dòng)解除時(shí)間T3后壓力回到零。t1,t2,t3和最大壓力值Pmax都是制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要性能參數(shù)。將這些參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比便可以確定制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)狀況和故障。外卡式壓力傳感器和信號(hào)開(kāi)關(guān)的安裝都很方便,因此,本儀器適用于現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)。
外卡式壓力傳感器如果改用插入式壓力傳感器,測(cè)試精度將更高。
權(quán)利要求1.一種便攜式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)性能檢測(cè)儀,包括傳感器,由一只單片式計(jì)算機(jī)控制的信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和輸入、輸出電路以及一臺(tái)輸出顯示裝置,其特征在于電路信號(hào)觸發(fā)開(kāi)關(guān)安裝在制動(dòng)腳踏板上;傳感器是與液壓油管相接的壓力傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)儀,其特征在于壓力傳感器是由壓電晶體和定位卡具組成的外卡式壓力傳感器,壓電晶體與液壓管壁直接靠接。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)儀,其特征在于定位卡具是可卸式卡夾,包括由一對(duì)夾體組成,夾體一端用銷軸聯(lián)接,另一端有相對(duì)貫通的螺孔,可用蝶母螺絲聯(lián)接,兩夾體中段位相對(duì)處有恰可包覆液壓油管外壁的對(duì)稱凹槽,凹槽內(nèi)壁襯有彈性墊,壓電晶體有兩片位置相對(duì)分別嵌臥于彈性墊上。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)儀,其特征在于壓力傳感器是插入式壓力傳感器。
5.如權(quán)利要求1-4所述的檢測(cè)儀,其特征在于檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)是傳感器串接電荷放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,單片機(jī);復(fù)位,起動(dòng)電路、信號(hào)開(kāi)關(guān)和晶振電路分別串接單片機(jī);單片機(jī)與地址存貯器、外部數(shù)據(jù)存貯器、輸出顯示裝置相聯(lián)通。
專利摘要便攜式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)性能檢測(cè)儀,包括傳感器,由一只單片式計(jì)算機(jī)控制的信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和輸入、輸出電路以及一臺(tái)輸出顯示裝置,電路信號(hào)觸發(fā)開(kāi)關(guān)安裝在制動(dòng)腳踏板上;傳感器是與液壓油管相接的壓力傳感器。采用單片機(jī)技術(shù),在軟件支持下,記錄在車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間變化的過(guò)渡過(guò)程,依此可以計(jì)算出制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。
文檔編號(hào)G01L5/28GK2180989SQ93245198
公開(kāi)日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1993年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月24日
發(fā)明者張文明, 張衛(wèi)剛, 吳順川 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)