专利名称：特种车辆压缩空气系部件测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆上的压缩空气系部件的检测、维修，具体是提供一种用于特种车 辆压缩空气系部件的测试台。
背景技术：
国内还没有对特种车辆空气压缩系部件进行综合性能测试的系统，目前只有各个 部件的生产厂家自己研制的对单个部件进行性能检测的试验台，是针对一种或一类功能相 似的部件设计的专用检测设备。如果在特种车辆修理单位配属该类设备，完成压缩空气系 各类部件(包括KY-8型空压机、KJY-21M高压减压阀、KJY-10A低压减压阀、QDF-42A电磁 阀、气压表、单向阀、气缸、制动油缸)的性能检测，需要8种以上的检测设备，形成保障能力 所需的资源较多、成本高，因此这类单种部件的检测设备很难在特种车辆修理单位中推广 使用。本发明的目的就是要解决特种车辆压缩空气系多种部件修理检测问题，实现一个 平台测试多种部件的目的，能够满足特种车辆修理单位对特种车辆压缩空气系修理的需 求。
发明内容
本发明提供一种特种车辆压缩空气系部件测试系统，其特征在于，该测试系统由 试验台硬件和软件组成；本发明的试验台硬件由试验台控制柜和试验台架两部分组成，系统整体结构如图 1所示。所述的试验台控制柜主要由工控机、电气与气动单元、电气与气动控制单元以及 传感与数据采集单元组成。所述的工控机是整体试验的控制核心，通过传输线与试验台连接，用于控制整个 试验台的运行、数据处理以及试验信息的存储。所述的电气与气动控制单元，包括1块16路I/O输入输出控制卡、1块16路光电 隔离继电器卡、7个气动回路控制电磁阀和2组受控交流接触器-热保护继电器-直流继电 器组组成。电气与气动控制单元的工作原理如图2所示。控制信号经I/O卡、继电器卡控制 电磁阀动作以接通、断开气路，形成了 15MPa、7MPa和1.4MPa 3种压力测试回路，(具体测 试回路如图4所示)，可提供一路15MPa、两路7MPa和两路1. 4MPa的气动接口(压力与上 述的3种压力测试回路相对应，只是描述一下各回路和接口数量不同)；同时继电器卡控制 直流继电器通断，由它控制接通、断开空压机驱动电机和机油泵电机的交流接触器，使空压 机启动、停止；另外电路中有热过载继电器，用于电动机的过载与断相保护。所述的电气与气动单元，由各种开关、指示灯、交流接触器以及3组AD-DC开关电 源组成。为试验台提供所需的各种电源，包括以下内容
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2路受控的380V交流电，为空压机驱动电机和机油泵电机提供电源；4路220V交流电，为工控机、DC+5V开关电源模块、DC+12V开关电源模块以及 DC+24V开关电源模块提供电源；3组AC-DC开关电源模块，分别为气压传感器提供+5V工作电压，为拉力传感器提 供+12V工作电压，为光电隔离继电器卡、9个电磁阀(其中包括1个排渣阀和1个待测电磁 阀)和2个直流继电器提供+24V工作电压。所述的传感与数据采集单元，包括1块16路高速数据采集卡、5个气压传感器和3 个拉力传感器组成。用于采集不同气动回路和试验部件的输出压力以及3种气缸工作时产 生的拉力，如图2所示。所述的试验台架主要由空气压缩机固定座、驱动电机及润滑泵组、气缸固定座、试 验工件固定支架、拉力传感器以及外置压力传感器部件组成。上述各部件固定于试验台架 上。试验台气路系统结构如图4，具体工作原理介绍如下空压机采用特殊的卡座，可快速地固定在部件试验台上，同时空压机也为整个压 缩空气系部件测试系统提供了高压气源。空压机电机带动空压机工作，机油泵电机带动机油泵为空压机提供润滑，润滑油 路采用快速接头连接。空气通过空滤进入空压机，经三级压缩后空压机输出高压空气。高 压空气经过一个单向阀、油水分离器和滤清器后进入QT-5自动调压阀。单向阀用于隔离和 保护空压机，油水分离器用于分离压缩空气中所带的油和水，分离出来的油和水可通过电 磁阀定期排入废油箱内，经过油水分离器和滤清器后，高压空气就变成能进行部件试验的 干净干燥的空气了，QT-5自动调压阀使输出的气压稳定在15MPa，其气压值通过压力传感 器S1进行监测，高压空气经单向阀进入150分配箱，通过手控阀可对空气瓶进行充气，同时 为150测试口提供了一路15MPa的高压空气，当空气瓶充至一定气压后，就可为空气系部件 测试系统提供高压气源，从而避免频繁启动空压机所造成的不便，试验气路的通断通过电 磁阀2控制，气压值通过压力传感器S2进行监测。高压空气通过电磁阀3进入70减压阀，70减压阀使输出的气压稳定在7MPa，70分 配箱为70测试口提供了两路7MPa的高压空气，试验气路的通断通过电磁阀4和电磁阀5 控制，气压值通过压力传感器S3进行监测。高压空气通过电磁阀6进入14减压阀，14减压阀使输出的气压稳定在1. 4MPa, 14 分配箱为14测试口提供了两路1. 4MPa的高压空气，试验气路的通断通过电磁阀7和电磁 阀8控制，气压值通过压力传感器S4进行监测。设置了外接压力传感器S5，可通过测试减 压阀、电磁阀、单向阀等部件的输出口气压值，进行相应部件性能试验。设置了拉力传感器 S6、S7和S8可进行气缸的推力试验。试验台软件系统由测试任务管理、测试系统状态监控、部件自动测试以及测试信 息日志管理模块组成。试验台软件功能模块框图如图3所示。其中测试任务管理模块包括新任务生成、历史任务浏览、任务进度监控、任务修改 和任务测试。其中测试系统状态监控模块负责不断测量试验台状态参数，如果参数不正常则给 用户提示信息，并自动停止测试，防止危险发生；
其中部件自动测试模块是按照流程对不同部件自动进行测试，通过采集的传感器 数值进行部件性能判断，给出测试结果；其中测试信息日志管理模块可自动对当日的工作进行记录，以便以后进行查询。本发明通过计算机软件，控制空压机和电磁阀的工作，构造了与特种车辆压缩空 气系工作环境相同的部件试验环境，通过采集气压、压力传感器的信号，测试程序能自动完 成各部件工作性能是否合格的判断。
图1试验台硬件系统结构图。图2试验台电气与气动控制单元的工作原理图。图3试验台系统软件功能模块框图。图4特种车辆压缩空气系部件试验台系统结构图。图中备注气体分配箱是一种多接口连接装置，功能和三通管、四通管相同，只是 接口数量更多一些。其名称与其所在气路中的气压一致，如150分配箱表示其中的气压为 15MPa,70分配箱表示其中的气压为7MPa，14分配箱表示其中的气压为1. 4MPa。图5特种车辆压缩空气系部件试验台实物照片。
图6KY-8型空气压缩机试验气路结构图。
图7空气压缩机的充气特性曲线。
图8空气压缩机测试流程图。
图9高压减压阀试验气路结构图。
图10高压减压阀测试流程图。
图11气压表的试验气路结构图。
图12气压表测试流程图。
图13电磁阀试验气路结构图。
图14气电阀测试流程图。
图15低压减压阀试验气路结构图。
图16低压减压阀测试流程图。
图17单向阀试验气路结构图。
图18单向阀测试流程图。
图19制动油缸试验气路结构图。
图20制动油缸测试流程图。
图21防浪板气缸试验气路结构图。
图22防浪板气缸测试流程图。
图23防水活门汽缸试验气路结构图。
图24防水活门汽缸测试流程图。
具体实施例方式下面结合附图，详细介绍各部件测试回路结构及测试流程。实施例1
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KY-8型空气压缩机试验气路结构及试验流程分析。空气压缩机的试验气路结构如图6所示。气动线路为空气压缩机一单向阀VI — 油水分离器一空气滤清器一自动调压阀一单向阀V2 —气体分配器一手控阀V3 —空气瓶。试验流程及分析，如图8所示。通过测试空气压缩机的充气特性曲线(如图7所示)，监测空气瓶的压力变化， KY-8型空气压缩机的充气特性曲线具有以下规律低压阶段空气瓶压力在0_5MPa压力值区间，压力值上升快，20s单位时间内，压 力变化值AP > 0. 2MPa为合格；中压阶段空气瓶压力在5MPa_8. 5MPa压力值区间，压力值上升较快，20s单位时 间内，压力变化值A P > 0. IMPa为合格；次高压阶段空气瓶压力在8. 5MPa_10MPa压力值区间，压力值上升较慢，20s单位 时间内，压力变化值A P > 0. 05MPa为合格；高压阶段空气瓶压力在10MPa-14. 5MPa压力值区间，压力值上升慢，20s单位时 间内，压力变化值A P > 0. 02MPa为合格。实施例2KJY-21M高压减压阀试验气路及流程分析1)高压减压阀试验气路结构如图9所示。KJY-21M高压减压阀接在15MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气 体分配器1 —电磁阀YV2(150气路接口)一试验件一外置压力传感器S5。2)试验流程，如图10所示。KJY-21M高压减压阀入口压力12.8 < Px < 14. 8MP时，出口压力值范围为6. 5MPa
<P。< 7. 4MPa为正常。减压阀的气密性检查是将减压阀封闭在一个封闭气路中，根据封 闭气路气压值在单位时间内的压力下降情况来判断减压阀的气密性(在10s时间内AP
<0. 4MPa)。实施例3气压表的试验气路及流程分析。气压表的试验气路结构如图11所示。气压表接在15MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器1 — 电磁阀YV2(150气路接口)一试验件。试验流程分析，如图12所示。气压表的性能是根据其指针指示的准确性来判断，当测试气路充气后，将气压表 的读数与压力传感器的读数相比较，当差值小于规定值(0.5MPa)时，认为性能合格。实施例4QDF-42A电磁阀的试验气路及流程分析1)电磁阀试验气路如图13所示。气电阀接在7MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器1 — 电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀YV4(70气路接口 A)—被测件一外置压 力传感器S5。2)试验流程分析，如图14所示。
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QDF-42A电磁阀测试时要求进口气压大于4MPa，首先检查非工作状态下的气密 性，根据充气后气体分配箱2在单位时间内的压降来判断(5秒内压降不小于50%)；导通 性能是根据出气口与进气口的压差来判断(AP<0.5MPa)；电动状态和手动状态下的气密 性都是根据封闭气路气压值在单位时间内的压力下降情况来判断(电控状态时10s内AP < 0. 5MPa，手控状态时10s内AP小于20% ) 实施例51、KJY-10A低压减压阀试验气路及流程分析1)低压减压阀试验气路结构如图15所示。低压减压阀接在7MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器 1 —电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀YV4 (70气路接口 A)—被测件一外置 压力传感器S5。2)试验流程分析，如图16所示。KJY-10A低压减压阀出口压力值范围为0. 8MPa < P。< 1. 5MPa。减压阀的气密性 检查是将减压阀封闭在一个封闭气路中，根据封闭气路气压值在单位时间内的压力下降情 况，来判断减压阀的气密性(在10s时间内AP < 0. 3MPa)，KJY-10A实施例6YXF-11和ZQF-1单向阀试验气路及流程分析1)单向阀试验气路结构如图17所示。单向阀接在7MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器1 — 电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀YV4(70气路接口 A)—被测件一外置压 力传感器S5。2)试验流程分析如图18所示。单向阀测试时要求进口气压大于4MPa，导通性能是根据出气口与进气口的压差来 判断(YXF-11型AP < 0. 5MPa，ZQF_l型AP < 0. 8MPa)；气密性是根据封闭气路气压值在 单位时间内的压力下降情况来判断(10s后YXF-11型存压大于0. 3MPa, ZQF-1型存压大于 1. 2MPa)。实施例7制动油缸试验气路及流程分析1)制动油缸试验气路结构如图19所示。制动油缸接在7MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器 1 —电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀YV4 (70气路接口 A)—被测件一接入 外置拉力传感器S7。2)试验流程分析如图20所示。制动油缸测试时要求进口气压大于4MPa，推出性能测试是在充气后，通过测量活 塞杆的推力与理论值比较的结果来判断(推力与理论值差值小于5kg)，气密性检查是将制 动油缸封闭在一个封闭气路中，根据封闭气路气压值在单位时间内的压力下降情况来判断 (在 10s 时间内 AP < 0. 3MPa)。实施例8防浪板气缸试验气路及流程分析
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1)防浪板气缸试验气路结构如图21所示。防浪板气缸接在7MPa试验气路上，气动线路为空气瓶一手控阀V3 —气体分配器 1 —电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀YV4 (70气路接口 A)—被测件一电磁 阀YV5 (70气路接口 B)，接入外置拉力传感器S6。2)试验流程分析如图22所示。防浪板气缸测试时要求进口气压大于4MPa，推出性能测试是在充气后，通过测量 活塞杆的推力与理论值比较的结果来判断(推力与理论值差值小于10kg)；气密性检查是 将防浪板气缸封闭在一个封闭气路中，根据封闭气路气压值在单位时间内的压力下降情况 来判断气密性(在10s时间内AP<0.3MPa)；复位性能是当气缸反向充气后，根据活塞的 回位情况来判断(拉力传感器值小于最大精度误差值)。实施例9空气滤清器引射抽尘管阀门操纵气缸试验气路及流程分析1)空气滤清器引射抽尘管阀门操纵气缸试验气路如图23所示。空气滤清器引射抽尘管阀门操纵气缸接入在1.4MPa试验气路上，气动线路为空 气瓶一手控阀V3—气体分配器1 —电磁阀YV3 — 70减压阀一空气分配箱2 —电磁阀 YV6 — 14减压阀一空气分配箱3 —电磁阀YV7 (14气路接口 A)—被测件一电磁阀YV8 (14 气路接口 B)，接入外置拉力传感器S8。2)试验流程分析如图24所示。空气滤清器引射抽尘管阀门操纵气缸测试时要求进口气压大于0.9MPa，推出性 能测试是在充气后，通过测量活塞杆的推力与理论值比较的结果来判断(推力与理论值差 值小于10kg)；气密性检查是将空气滤清器引射抽尘管阀门操纵气缸封闭在一个封闭气路 中，根据封闭气路气压值在单位时间内的压力下降情况来判断气密性(在10s时间内AP < 0. 3MPa)；复位性能是当气缸反向充气后，根据活塞的回位情况来判断(拉力传感器值小 于最大精度误差值)。
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权利要求
一种特种车辆压缩空气系部件测试系统，其特征在于，该测试系统由试验台硬件和软件组成；所述的试验台硬件由试验台控制柜和试验台架两部分组成；所述的试验台控制柜主要由工控机、电气与气动单元、电气与气动控制单元以及传感与数据采集单元组成；所述的工控机是整体试验的控制核心，通过传输线与试验台连接，用于控制整个试验台的运行、数据处理以及试验信息的存储；所述的电气与气动控制单元，包括输入输出控制卡、光电隔离继电器卡、气动回路控制电磁阀和受控的交流接触器 热保护继电器 直流继电器组组成；所述的电气与气动单元，由各种开关、指示灯、交流接触器以及AD DC开关电源组成，为试验台提供所需的各种电源；所述的传感与数据采集单元，由高速数据采集卡、气压传感器和拉力传感器组成，用于采集不同气动回路和试验部件的输出压力以及各种气缸工作时产生的拉力；所述的试验台架主要由空气压缩机固定座、驱动电机及润滑泵组、气缸固定座、试验工件固定支架、拉力传感器以及外置压力传感器部件组成，上述各部件固定于试验台架上；试验台软件系统由测试任务管理、测试系统状态监控、部件自动测试以及测试信息日志管理模块组成；所述的测试任务管理模块包括新任务生成、历史任务浏览、任务进度监控、任务修改和任务测试；所述的测试系统状态监控模块负责不断测量试验台状态参数，如果参数不正常则给用户提示信息；所述的部件自动测试模块，按照流程对不同部件自动进行测试，通过采集的传感器数值进行部件性能判断，给出测试结果；所述的测试信息日志管理模块，自动对当日的工作进行记录，以便以后进行查询。
全文摘要
本发明提供一种特种车辆压缩空气系部件测试系统，该测试系统由试验台硬件和软件组成；试验台硬件由试验台控制柜和试验台架两部分组成，试验台控制柜主要由工控机、电气与气动单元、电气与气动控制单元以及传感与数据采集单元组成。试验台软件系统由测试任务管理、测试系统状态监控、部件自动测试以及测试信息日志管理模块组成。本发明通过硬件和软件的结合，构造了与特种车辆压缩空气系工作环境相同的部件试验环境，通过采集气压、压力传感器的信号，测试程序能自动完成各部件工作性能是否合格的判断。实现一个平台测试多种部件的目的，能够满足特种车辆修理单位对特种车辆压缩空气系修理的需求。
文档编号G01M17/00GK101979986SQ201010226319
公开日2011年2月23日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者崔玉龙, 曹宏炳, 武小兵, 白庆本, 赵敏 申请人:北京化工大学