刹车器动网格方法优化设计

　　Fluent 软件采用先进的 CFD(计算流体动力学)技术, 仿真流体、热、传质以及湍流、化学反应和多项流中的各种现象, 它的多物理场方面的模拟能力使其应用范围非常广泛. 为深入研究刹车器中刹车油流动过程中的流场特性, 应用 Fluent 软件,采用UDF函数和VC++语言编程, 在确定刹车器的初始条件后, 采用动态网格法, 计算不同刹车握把力的情况下, 仿真刹车器中油液流场的变化, 探究刹车器活塞腔内的压力变化和入口处油液的速度变化, 根据仿真结果, 选定优化设计原则, 为刹车器管路结构设计提供理论依据.

　　1 刹车器研究现状

　　电动自行车目前的刹车系统通常存在如下问题: (1)由于电动自行车的车速大多高于国家行业标准 20km·h-1的速度, 使现有电动自行车的刹车系统无法满足过速刹车的要求, 大大增加了电动自行车行驶的安全隐患. (2)豪华电动车和电动摩托车的开发增加了电动自行车的自重, 使现行刹车存在刹车力不足现象. (3)现有的单缸液压刹车器, 因刹车起始阶段受力不均匀, 特别是在湿刹状态下, 很容易发生侧滑现象, 大大缩短了断碟刹盘的使用寿命. (4)不论涨刹、抱刹等都无法避免刺耳的尖叫声.

　　为弥补目前刹车系统存在的不足, 有关研究人员从不同的方面致力于新型电动自行车液压碟式刹车器的研究, 如上海易维电动车有限公司的带碟刹装置的电动车轮毂电机, 该碟刹刹车器包括一碟刹盘、一液压缸和一对刹车片, 利用液压缸中的活塞运动带动刹车片夹持碟刹盘, 从而起到明显的制动作用, 但还不能解决刹车初始阶段两面受力不匀的问题. 台湾利奇机械工业股份有限公司设计了一种自行车碟刹手动油量补偿装置,当刹车片磨耗后, 转动外端的旋动钮头部, 即可推动活塞前进, 使刹车片与刹车盘维持适当的间距保证刹车性能, 解决刹车间距调整的问题. 台湾的铁乐福雷斯车业有限公司对自行车油压刹车碟刹盘的结构进行了改进, 该刹车盘在圆形盘面上设置有数个贯穿孔, 以及在该碟刹盘的正反面的周边面上对称刻有数条槽沟, 以此提高刹车的灵敏度, 且易排水和异物, 这种结构可提高碟刹盘的散热性能, 一定程度上消除了噪声. 根据 2006 年浙江省科技信息研究院查新结果, 未见有我国内地单位生产应用于电动自行车上的液压盘式刹车装置的文献报道, 对刹车器设计采用动网格方法进行优化设计也鲜有报道.

　　基于上述现状, 我们致力研究一种双面受力均匀、制动力大、且钳体固定不动的液压盘式刹车器, 即所谓的双缸液压刹车器. 两活塞分布于碟刹盘的两侧, 采用简体液压缸的工作原理, 并同时应用于电动自行车的前后轮刹车, 以提高刹车器的制动灵敏度和稳定性, 延长碟刹盘的使用寿命, 并在一定程度上消弱刹车噪声等, 克服了现行电动自行车刹车系统存在的一些不足.