工程车辆全液压制动系统性能分析及仿真研究

　　制动性能是车辆的重要性能之一, 良好的制动性能是车辆安全行驶的重要保障。目前, 国内车辆制动系统多采用气压、气顶液的结构形式。近年来, 车辆也趋于采用全液压制动的方式, 其主要优点是系统的制动压力高, 产生的制动力矩大, 制动灵敏, 且更便于实现电子控制。

　　1 全液压制动系统性能分析

　　1.1 系统组成及工作原理

　　全液压制动系统一般是由供能装置、传动装置、控制装置和制动执行元件4 部分组成。供能装置通过液压泵、充液阀向蓄能器供油,积蓄能量;传动装置将制动踏板控制的动力源传递给制动执行元件;控制装置将驾驶员踩踏板的控制信号传到控制阀上; 制动执行元件是装在车轮上的制动器, 它将传动装置传来的动力变成摩擦力矩。

　　图1所示是典型的车辆全液压制动系统的示意图。制动时, 驾驶员踩下制动踏板, 制动油液在蓄能器压力的作用下,进入制动缸, 产生制动效果。液压制动系统大多采用钳盘式或全盘式制动器。充液阀可以使蓄能器的内压保持在最低限度。当蓄能器的内压低于最低限度时, 充液阀就会使泵向蓄能器充油, 直至达到预置的压力上限。

　　1.2 系统动态特性分析

　　为便于分析,我们对全液压制动系统进行了简化,如图2所示。

　　根据全液压制动系统工作过程,可以将其分为两个阶段:活塞运动阶段和制动油压建立阶段。

　　活塞运动阶段: 当踩下踏板阀, 油路接通。蓄能器中的油液进入制动液压缸, 推动活塞移动, 迅速消除制动器的制动间隙。整个运动阶段由踩下制动踏板开始, 到制动衬块接触制动盘为止。

　　制动油压建立阶段: 制动衬块碰到制动盘瞬间,会导致制动缸中油液冲击, 并引起瞬间的压力升高。制动缸中油压在瞬间的压力波动之后, 会迅速而平稳的增加, 直至油压逐渐稳定。

　　2 数学模型建立

　　在全液压制动系统中,液压泵通过充液阀给蓄能器的充液过程很短, 一般不超过2s。正常制动时,由蓄能器直接向制动液压缸供油,蓄能器充液完毕后能单独为制动系统提供近十一次的有效制动[1]。

　　在对制动系统进行动态分析时, 我们将不分析液压泵对制动系统的影响。

　　建模的假设和简化:(1) 考虑到制动过程中制动液流量较小、液压管路内壁比较光滑, 可以忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失;(2) 忽略制动油管、液压缸缸体的弹性变形;(3) 不考虑外界对系统的影响;(4)不考虑制动时驾驶员的反应时间, 将紧急制动时, 踏板阀阀芯的位移输入看作是阶跃信号;(5) 不考虑制动衬块与制动盘接触瞬间, 制动缸中油液的冲击。