第8期 林慕义等：工程车辆蓄能式液压制动系统充液特性 ,835 单向阀节流孔面积S增大1倍，系统充液特性 例很小（约1.7%），说明在流量方面充液过程对下 变化如图10所示.由图可以看出：单向阀节流孔面 游液压系统影响很小 积变化对系统充液性能的影响较大，节流孔面积增 由于结构参数的变化必定造成充液压力及流量 大1倍可使充液时间可缩短约0.75s;但过大的面 的变化，故需了解变结构参数下的功率变化情况， 积会使节流孔失去节流作用，造成制动系统压力的 主阀芯直径D变化时，功率发生相应变化，如图12 波动与冲击 所示，主阀芯直径越小，消耗功率越大·此外还对 14.5 单向阀节流孔面积S变化及主弹簧刚度变化变化 S-2x 14.0 106m2 时的功率变化进行了分析，结果显示节流孔面积越 13.5 小、主弹簧刚度越小，消耗功率越小. 800 13.0 D0.020m S106m2 12.5 -P 600 D-0.025m P2 D=0.030m 12.0 0.5 1.0 1.5 2.0 400 时间，s 200 图10单向阀节流孔面积变化对系统充液特性影响 Fig-10 Effect of the orifice area of a check valve on the charging 0.51.01.52.02.53.0 characteristics 时间，s 此外，还对不同主阀芯直径下的系统充液特性 图12主阀芯直径变化时对功率的影响 进行仿真，结果说明主阀芯直径变化对系统充液性 Fig-12 Effect of the diameter of a main spool on the power 能的影响也较大，较小的直径可相对缩短充液时间， 由充液阀在充液过程中的功率消耗情况可以看 直径减小5mm,充液时间可缩短约0.3s.但过小的 出，由于蓄能器容积较小，且只在上下限压力间进行 直径会对下游液压系统产生影响，应在保证下游系 充液，故流量及功率消耗都很小，全动力液压制动系 统通流面积的基础上减小直径，同时应考虑加工精 统对车辆其他系统的影响很小.对充液系统进行设 度、强度等因素 计首要考虑的问题是如何提高充液效率、减少充液 4充液系统与其他系统的匹配 时间以满足制动系统的要求 充液系统与车辆其他系统共用同一液压源时， 5结论 泵需通过充液阀同时向下游液压系统供液，对车辆 ()仿真与实验结果证明，所建立的制动系统 其他系统的影响程度必须确定，与整机的匹配主要 充液特性动态分析数学模型是正确的，可用于分析 考虑占用转向系统的功率消耗方面，充液阀在充液 预测制动系统的充液特性；充液过程中蓄能器压力 过程中的功率消耗计算公式为： 的上升取决于泵压力的变化并保持一定的压力差， P=pQ2 (12) 随着阀芯位移增大，节流及压力同时上升 充液过程中流量的变化见图11，充液流量在短 (2)蓄能器液容C1和充液下限压力对系统充 时间内迅速增高，而后基本保持不变，且占总流量比 液性能的影响较大，C1增大造成充液速度下降，因 0.020 蓄能器工况较少出现，应在满足标准的条件下尽可 0.016 能减小液容；较高的下限压力可大大缩短充液时间； 0.012 泵流量及下游系统压力的变化较小时，对系统充液 性能的影响较小， 0.008 (3)主弹簧刚度变化、单向阀节流孔面积变化 0.004 及主阀芯直径变化对系统充液性能的影响都很大； 00.51.01.52.02.53.0 节流孔面积增大使充液时间缩短，在保证节流作用 时间，s 的前提下，尽可能增大节流孔：较高的主弹簧刚度可 图11流量变化 大大缩短充液时间，但应考虑位置与空间的限制及 Fig-11 Change of the flow rate 充液结束后主阀芯的回位速度；较小的主阀芯直径单向阀节流孔面积 S 增大1倍‚系统充液特性 变化如图10所示．由图可以看出：单向阀节流孔面 积变化对系统充液性能的影响较大‚节流孔面积增 大1倍可使充液时间可缩短约0∙75s；但过大的面 积会使节流孔失去节流作用‚造成制动系统压力的 波动与冲击． 图10 单向阀节流孔面积变化对系统充液特性影响 Fig．10 Effect of the orifice area of a check valve on the charging characteristics 此外‚还对不同主阀芯直径下的系统充液特性 进行仿真．结果说明主阀芯直径变化对系统充液性 能的影响也较大‚较小的直径可相对缩短充液时间‚ 直径减小5mm‚充液时间可缩短约0∙3s．但过小的 直径会对下游液压系统产生影响‚应在保证下游系 统通流面积的基础上减小直径‚同时应考虑加工精 度、强度等因素． 4 充液系统与其他系统的匹配 充液系统与车辆其他系统共用同一液压源时‚ 泵需通过充液阀同时向下游液压系统供液‚对车辆 其他系统的影响程度必须确定．与整机的匹配主要 考虑占用转向系统的功率消耗方面‚充液阀在充液 过程中的功率消耗计算公式为： P＝ pQ2 （12） 图11 流量变化 Fig．11 Change of the flow rate 充液过程中流量的变化见图11．充液流量在短 时间内迅速增高‚而后基本保持不变‚且占总流量比 例很小（约1∙7％）‚说明在流量方面充液过程对下 游液压系统影响很小． 由于结构参数的变化必定造成充液压力及流量 的变化‚故需了解变结构参数下的功率变化情况． 主阀芯直径 D 变化时‚功率发生相应变化‚如图12 所示．主阀芯直径越小‚消耗功率越大．此外还对 单向阀节流孔面积 S 变化及主弹簧刚度变化变化 时的功率变化进行了分析‚结果显示节流孔面积越 小、主弹簧刚度越小‚消耗功率越小． 图12 主阀芯直径变化时对功率的影响 Fig．12 Effect of the diameter of a main spool on the power 由充液阀在充液过程中的功率消耗情况可以看 出‚由于蓄能器容积较小‚且只在上下限压力间进行 充液‚故流量及功率消耗都很小‚全动力液压制动系 统对车辆其他系统的影响很小．对充液系统进行设 计首要考虑的问题是如何提高充液效率、减少充液 时间以满足制动系统的要求． 5 结论 （1） 仿真与实验结果证明‚所建立的制动系统 充液特性动态分析数学模型是正确的‚可用于分析 预测制动系统的充液特性；充液过程中蓄能器压力 的上升取决于泵压力的变化并保持一定的压力差‚ 随着阀芯位移增大‚节流及压力同时上升． （2） 蓄能器液容 C1 和充液下限压力对系统充 液性能的影响较大‚C1 增大造成充液速度下降．因 蓄能器工况较少出现‚应在满足标准的条件下尽可 能减小液容；较高的下限压力可大大缩短充液时间； 泵流量及下游系统压力的变化较小时‚对系统充液 性能的影响较小． （3） 主弹簧刚度变化、单向阀节流孔面积变化 及主阀芯直径变化对系统充液性能的影响都很大； 节流孔面积增大使充液时间缩短‚在保证节流作用 的前提下‚尽可能增大节流孔；较高的主弹簧刚度可 大大缩短充液时间‚但应考虑位置与空间的限制及 充液结束后主阀芯的回位速度；较小的主阀芯直径 第8期 林慕义等： 工程车辆蓄能式液压制动系统充液特性 ·835·