第8期 林慕义等：工程车辆蓄能式液压制动系统充液特性 .833 A(Pp2-P)十KL0 (10) 仿真计算时参照样机确定结构参数为D= Ci dp2 2 25mm、K=10kNm-1、d=2mm、Lo=20mm.为 p=p2十2 Cas dt (11) 验证模型，参照实车双回路液压制动系统布置方式 及标准可，建立了充液特性台架实验系统如图3所 3 模型实验验证与仿真分析 示.由于仿真计算中极易出现“刚性”，采用了变步 3.1仿真模型与实验验证 长龙格库塔积分方法求解，仿真与实验结果如 图4~5所示. 根据式(9)一(11)采用仿真软件MATLAB可 建立充液阀充液系统的Simulink仿真模型，包括力 平衡、蓄能器及流量平衡三个模块。力平衡模块描 述了主阀芯的动态工作过程；蓄能器模块描述了随 着主阀芯的运动，蓄能器内的压力变化过程；流量平 衡模块描述了充液阀动态工作过程中的流量变化过 程，仿真模型如图2所示 dp,/dr 蓄能器压力 1一充液阀：2一蓄能器：3一传感器：4一接泵及下游回路：5一接仪 器；6一接制动阀 流量平衡 图3实验系统 Fig.3 Experimental system 阀芯位移 仿真与实验结果对比，两者基本吻合，说明所建 國芯受力 立的仿真模型能够反映制动系统的充液特性，由于 P 在模型建立时忽略了一些因素，仿真与实验结果仍 dpyd山 存在一定偏差，仿真时的蓄能器压力比实验压力上 压力 蓄能器 升速度快，因仿真时的假设未考虑过渡阶段的冲 击，实验时的压力曲线与仿真相比在过渡阶段存在 图2充液特性Simulink仿真模型 波动.尽管如此，仿真计算已能够较为准确地预测、 Fig.2 Simulink diagram of charging characteristics 分析制动系统的充液性能，为工程设计提供参考. 14.5 Po=12.5 MPa 14.0 13.2 13.5 辅 13.0b 12.4 12.5 0.5 1.0 1.5 2.0 1160 0.5 1.01.5 2.0 时间，s 时间，s (a)仿真结果 (b)实验结果 图4仿真与实验对比 Fig-4 Contrasted results between simulation and experiment 由泵压力、蓄能器压力的动态变化曲线可知，蓄 压力差才能开始充液，随着阀芯位移增大，节流作 能器压力与泵的压力上升趋势相同，蓄能器压力的 用增大，泵与蓄能器压力上升， 上升取决于泵压力的变化并保持一定的压力差。阀 由图5可看出，泵压力、蓄能器压力随阀芯位移 芯位移变化曲线在初始点出现阶跃上升现象，这是 的增大而增高，泵与蓄能器的压力差在初始阶段迅 由于假设初始点泵的压力与蓄能器压力相同，需通 速上升，在达到一定值后蓄能器开始增压，在随后的 过主阀弹簧驱动阀芯产生位移，使泵与蓄能器产生 充液过程中基本保持不变A （ p2— p）＋ KL0 （10） p＝ p2＋ ρ 2 C1 Cd S d p2 d t 2 （11） 3 模型实验验证与仿真分析 3∙1 仿真模型与实验验证 根据式（9）～（11）采用仿真软件 MATLAB 可 建立充液阀充液系统的 Simulink 仿真模型‚包括力 平衡、蓄能器及流量平衡三个模块．力平衡模块描 述了主阀芯的动态工作过程；蓄能器模块描述了随 着主阀芯的运动‚蓄能器内的压力变化过程；流量平 衡模块描述了充液阀动态工作过程中的流量变化过 程．仿真模型如图2所示． 图2 充液特性 Simulink 仿真模型 Fig．2 Simulink diagram of charging characteristics 仿真计算时参照样机确定结构参数为 D＝ 25mm、K＝10kN·m —1、d1＝2mm、L0＝20mm．为 验证模型‚参照实车双回路液压制动系统布置方式 及标准［7］‚建立了充液特性台架实验系统如图3所 示．由于仿真计算中极易出现“刚性”‚采用了变步 长龙格库塔积分方法求解‚仿真与实验结果如 图4～5所示． 1—充液阀；2—蓄能器；3—传感器；4—接泵及下游回路；5—接仪 器；6—接制动阀 图3 实验系统 Fig．3 Experimental system 仿真与实验结果对比‚两者基本吻合‚说明所建 立的仿真模型能够反映制动系统的充液特性．由于 在模型建立时忽略了一些因素‚仿真与实验结果仍 存在一定偏差‚仿真时的蓄能器压力比实验压力上 升速度快．因仿真时的假设未考虑过渡阶段的冲 击‚实验时的压力曲线与仿真相比在过渡阶段存在 波动．尽管如此‚仿真计算已能够较为准确地预测、 分析制动系统的充液性能‚为工程设计提供参考． 图4 仿真与实验对比 Fig．4 Contrasted results between simulation and experiment 由泵压力、蓄能器压力的动态变化曲线可知‚蓄 能器压力与泵的压力上升趋势相同‚蓄能器压力的 上升取决于泵压力的变化并保持一定的压力差．阀 芯位移变化曲线在初始点出现阶跃上升现象‚这是 由于假设初始点泵的压力与蓄能器压力相同‚需通 过主阀弹簧驱动阀芯产生位移‚使泵与蓄能器产生 压力差才能开始充液．随着阀芯位移增大‚节流作 用增大‚泵与蓄能器压力上升． 由图5可看出‚泵压力、蓄能器压力随阀芯位移 的增大而增高‚泵与蓄能器的压力差在初始阶段迅 速上升‚在达到一定值后蓄能器开始增压‚在随后的 充液过程中基本保持不变． 第8期 林慕义等： 工程车辆蓄能式液压制动系统充液特性 ·833·