一、项目概述

汽车座椅座垫摩擦耐久试验机用于乘用车座椅坐垫表面摩擦耐久性能测试，模拟人体反复落座、臀部摩擦滑移工况，考核坐垫面料、发泡层在持续往复摩擦载荷下的磨损、起毛、破损、变形情况。设备采用PLC 作为下位机负责运动控制、信号采集、安全逻辑；上位机人机界面 HMI负责参数设置、试验监控、数据存储与报表输出。机械执行单元包含垂直加载气缸（配重砝码恒压加载）、横向摩擦气缸，配合座椅工装夹具，实现坐垫往复摩擦耐久试验。

二、试验原理

1. 被测座椅固定于工装底座；

2. 垂直气缸带动摩擦头组件下压，叠加配重砝码，向坐垫施加恒定垂直压力，模拟人体落座压力；

3. 横向气缸驱动摩擦头沿坐垫表面做设定角度 / 行程的往复滑移摩擦；

4. 系统持续循环往复动作，记录试验循环次数、加载压力、故障状态；达到设定次数后自动停机，人工评估坐垫磨损状态。

三、机械系统设计

3.1 整体结构组成

• 座椅固定工装底座：可调夹具，适配不同车型座椅，保证座椅安装姿态与实车一致；

• 龙门铝型材框架：承载垂直加载机构、横向滑移机构，刚性充足，抑制往复运动振动；

• 垂直加载单元：气缸 + 叠加式配重砝码组，摩擦头下压，砝码提供恒定静载荷，气缸负责快速升降、抬升摩擦头；

• 横向摩擦单元：气缸驱动摩擦头往复摆动 / 滑移，控制摩擦行程、角度范围；

• 摩擦头工装：仿人体臀部金属摩擦盘，可更换摩擦介质；

• 气动管路组件：气缸、电磁阀、调压阀、节流阀、压力传感器、气管、拖链防护。

3.2 机构工作说明

• 垂直方向：气缸伸出，将砝码与摩擦头压在坐垫上；砝码保证试验过程垂直载荷稳定，气缸仅负责抬落动作，不承担动态载荷；

• 水平摩擦方向：横向气缸推拉，带动摩擦头在坐垫表面往复运动，可设定摩擦角度 / 行程，模拟臀部左右滑移摩擦；

• 安全限位：上下、前后机械限位 + 接近开关，防止超行程撞机。

四、电气与控制系统架构

架构：上位机 HMI（人机界面） + PLC 下位机

4.1 硬件清单

表格

4.2 控制分工

1. HMI 上位机（人机界面）

• 试验参数配置：摩擦往复次数、摩擦行程 / 角度、垂直压力、往复速度；

• 实时监控：当前循环次数、加载压力、机构位置、设备运行状态；

• 操作功能：手动调试、自动启动、暂停、停机；

• 状态显示：待机、运行、暂停、故障。

2. PLC 下位机

• 接收 HMI 下发参数，执行运动时序逻辑；

• 输出 DO 信号控制电磁阀，驱动垂直气缸、横向摩擦气缸动作；

• DI 采集原点、上下极限、前后极限、急停信号；AI 采集压力传感器信号；

• 循环计数：每完成一次往复摩擦，计数 + 1；达到设定次数自动停止试验；

• 安全联锁逻辑：急停触发立即切断气缸输出；超限位报警停机；压力异常报警；

• 手动模式：单独控制垂直气缸升降、横向气缸进退，方便样品装夹与设备调试。

汽车座椅座垫摩擦耐久试验机