某液压制动器试验台电气控制设计与实现

曹卫明，王 胜

（江苏大学，江苏 镇江212013）

制动器是产生阻碍某种运动趋势或运动的力的部件，具有使运动部件停止、减速或保持停止状态等功能的装置[1-2]。制动器试验台是制动器研发及质量控制过程中不可或缺的重要组成部分，是评价制动器能否满足使用要求的重要手段之一。某企业委托我方开发研制液压制动器试验台（如图1所示），用来检测液压制动器的性能。该试验台要求采用计算机自动控制，液压站提供液压刹车动力，适合批量与大批量生产过程的质量检测。根据客户要求，我方设计的液压制动器试验台包括液压系统、机械系统、电气控制系统和计算机系统四个部分。其中电气控制系统需对液压电机、各种阀和油箱中油温等进行精确控制，从而实现计算机系统对试验台进行自动控制检测。本文就电气控制系统的设计、元器件的选型及其具体工作过程作了详细介绍。

图1 液压制动器试验台设备图

1 主电路设计

液压制动器测试台采用三相五线制供电方式，额定电流为40 A.主电路包括液压电机、驱动电机、冷却器和加热器，其组成及控制过程如图2所示，主要材料清单见表1所示[3]。

图2 主电路组成及控制过程图

表1 主电路部分材料清单

其整个工作过程的先后顺序为5.5 kW的液压电机直接起动；3 kW的驱动电机可手动控制（计算机也能控制）；液压油箱油温控制：温度低于25℃时接通加热器，高于40℃停止加热；温度高于55℃时接通电磁水阀开始冷却，低于40℃停止冷却。

2 控制电路设计

控制电路分为控制电源AC220V和控制电源DC24V两个部分，主要实现液压制动器测试台的电气控制功能[4]。

2.1 控制电源A C220V设计

控制电源AC220V电气部分，主要实现对液压电机、驱动电机和对油箱油温的控制，如图3所示。动作过程如下：

（1）合上 QF1～QF7，旋开紧急停止按钮 SB1，1、2接通。按下SB3，5、6接通，液压电机起动；按下SB2，4、5 断开，液压电机停止。

（2）当油箱油温低于25℃时，电接点温度计4、14接通，加热器工作；当油箱油温高于40℃时，电接点温度计4、16接通，KA3线圈得电，停止加热。

图3 控制电源A C220V电气图

2.2 控制电源D C24V部分设计

控制电源DC24V电气部分，主要实现工作方式转换、电磁水阀的控制、驱动电机手动或自动控制、电磁换向阀手动或自动控制等，如图4所示，主要材料清单见表2所示。

图4 控制电源D C24V部分电气简图

表2 控制电源D C24V部分材料清单

（1）把 SA1拨至“手动”位置，21、23 接通，进入手动调试状态。

1）把 SA3拨至“ON”位置，23、24接通，J2线圈得电，4、7接通，KM2线圈得电，驱动电机工作；把SA3拨至“OFF”位置，驱动电机停止工作。

2）把 SA2 拨至“加压”位置，23、25 接通，左控制阀工作；把SA2拨至“回流”位置，23、26接通右控制阀工作；把SA2拨至“封闭”，控制阀停止工作。

3）当油箱油温高于55℃时，电接点温度计4、9接通，KA1线圈得电，21、27接通，电磁水阀工作；当油箱油温低于40℃时，电接点温度计4、11接通，电磁水阀停止工作。

（2）把 SA1拨至“自动”位置，21、22 接通，进入计算机控制状态。图4中虚线框内J11～J14为计算机控制的驱动模块内的小型固态继电器，在自动方式下控制驱动电机、电磁水阀和电磁换向阀。在计算机系统中，在LabVIEW下编写程序来自动控制检测液压制动器，从而对液压制动器的各种特性进行检测并得出各种参数，最终来判断产品的优劣。

2.3压力调节部分设计

在调试过程中，用户提出操作工手动调节比例溢流阀来改变进口压力的高低，较为不便。遂在该测试台操作面板上加了个调节旋钮，通过改变输入比例溢流阀电压的大小来改变进口压力，较大地方便了操作者的操作，电路设计如图5[5]。

图5 压力调节部分电气简图

3 工作过程

该试验台是用来检测液压制动器性能的监测系统，在设计上考虑了手动和自动两种检测模式。系统运行在手动模式时，通过操作试验台控制面板上的按钮或旋钮手动控制每一步的运行，观测其运行结果，初步分析制动器性能，此模式一般用于系统初期调试或对制动器部分性能的检测。系统运行在自动模式时，操作员只需要按下试验台控制面板上的自动检测按钮，系统将自动完成所有检测功能，并记录所有检测数据，自动绘制制动器性能曲线图，同时将检测结果上传到指定数据库。

4 使用效果

经过八年多的实践证明，该试验台工作稳定，性能优良，具有检测精度高、自动化程度高、工人劳动强度低、操作简单、安装调试与检修方便等特点。客户认为该设计方案科学合理，考虑周全，元器件选用恰当可靠，装配调试精细到位，达到了国内先进水平，完全能替代先进国家的同类产品。

[1]胡 俊，边 强，黄秋来.采煤机液压制动器试验台的设计及应用[J].煤矿机械，2014，35（12）：33-34.

[2]崔述凯，刘玢玢.矿用电机车制动器试验台的设计[J].煤矿机械，2010，31（8）：160-161.

[4]鲁远栋，张明军，程艳婷，等.机床电气控制技术[M].北京：电子工业出版社，2013.

[5]邱言龙.机床电气维修技术[M].北京：中国电力出版社，2014.