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D0I:10.13374/i.issnl001t03.2007.0L.016 第29卷第1期 北京科技大学学报 Vol.29 No.1 2007年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2007 全动力液压制动系统的动态模拟与实验 林慕义12)张文明) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)太原科技大学机电工程学院，太原030024 摘要在对串联式液压制动阀结构与性能分析的基础上，建立了全动力液压制动系统动态数学模型，并就制动阀结构参数 对系统动态性能的影响进行了仿真分析·通过系统动态响应特性台架实验，验证了仿真模型，得出了各种制动工况对系统响 应特性的影响规律.经工业性应用，设计研制的工程车辆全动力制动系统性能满足S03450标准要求. 关键词工程车辆：制动系统；制动阀；动态响应：仿真 分类号TH137.7 作为车辆的重要系统之一，制动系统的动态性 通，此时阀芯继续保持制动压力，踏板力与制动压力 能直接关系到车辆的行驶与安全性能，只有准确掌 的平衡决定了制动压力的大小.制动过程结束时， 握制动过程中系统及其关键元件制动阀的动态特性 阀芯回位使3,4与7,8重新接通，5,6口被重新关 及各种影响因素，才能为车辆制动系统的设计与匹 闭，阀芯的排列决定了如果其中的一个回路失效， 配、整机制动性能的预测与分析提供依据，国外在 另一回路仍能保持有效制动 此方面仅有相关产品的文献报道)，国内也只进 弹簧力F 行了少量涉及系统空行程动态特性方面的研究，而 A上 未将制动阀及增压行程考虑在内[].本文将仿真分 析与台架实验相结合，不但能够掌握决定系统动态 PA好 性能的主要参数，而且能够在确定系统与元件结构 上回路 参数后，分析各种制动工况变化对系统动态响应特 性的影响， 1全动力液压制动系统原理 11 影响工程车辆制动系统性能的主要元件为制动 10 12 下回路 阀、蓄能器及制动轮缸等，其中的关键元件是制动 阀，轮式工程车辆常用的液压制动阀主要有两种： 种是踏板操纵一反向调节式制动阀，可用于弹 簧制动器制动系统：另一种为双回路全动力液压制 动系统最常用的串联调节式液压制动阀 对于串联式液压制动阀，其结构原理如图1所 1,2-上、下阀芯：3,4-回油口：5,6-压力输入口：7,8-压力输 出口：9,10一反馈油孔；11一蓄能器：12-制动轮缸 示，当需要制动时，踏板经由弹簧推动上阀芯1向 图1制动系统原理图 下移动，由上阀芯产生的液动力推动下阀芯2同时 Fig-I Model principle schematic of a brake system 向下移动.两阀芯首先关闭回油口3,4，而后将蓄能 器压力输入口5,6与输出至制动轮缸的压力口7,8 制动系统的设计可采用传统稳态设计理论进 相连通。经由两阀芯反馈油孔9,10作用在两阀芯 行，但稳态设计方法只能对系统及元件结构参数进 下端的压力不断升高，推动阀芯向上运动并关闭蓄 行初始设计，无法进行车辆制动系统的精确设计与 能器口5,6与输出至制动轮缸的压力口7,8间的连 匹配，由制动阀原理可知，系统动态特性受系统与 元件结构参数的影响较大，如系统压力、蓄能器容 收稿日期：2005-11-12修回日期：2006-03-15 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50475173):山西省重点 量、轮缸容积、阻尼孔直径、阀芯直径与质量等等 科技攻关计划资助项目(No.051177) 要想掌握哪些参数变化对系统响应特性质量影响较 作者简介：林慕义(1964一)，男.教授，博士全动力液压制动系统的动态模拟与实验 林慕义12） 张文明1） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 2） 太原科技大学机电工程学院太原030024 摘 要 在对串联式液压制动阀结构与性能分析的基础上建立了全动力液压制动系统动态数学模型并就制动阀结构参数 对系统动态性能的影响进行了仿真分析．通过系统动态响应特性台架实验验证了仿真模型得出了各种制动工况对系统响 应特性的影响规律．经工业性应用设计研制的工程车辆全动力制动系统性能满足 ISO3450标准要求． 关键词 工程车辆；制动系统；制动阀；动态响应；仿真 分类号 T H137∙7 收稿日期：20051112 修回日期：20060315 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50475173）；山西省重点 科技攻关计划资助项目（No．051177） 作者简介：林慕义（1964—）男教授博士 作为车辆的重要系统之一制动系统的动态性 能直接关系到车辆的行驶与安全性能只有准确掌 握制动过程中系统及其关键元件制动阀的动态特性 及各种影响因素才能为车辆制动系统的设计与匹 配、整机制动性能的预测与分析提供依据．国外在 此方面仅有相关产品的文献报道［1—2］国内也只进 行了少量涉及系统空行程动态特性方面的研究而 未将制动阀及增压行程考虑在内［3］．本文将仿真分 析与台架实验相结合不但能够掌握决定系统动态 性能的主要参数而且能够在确定系统与元件结构 参数后分析各种制动工况变化对系统动态响应特 性的影响． 1 全动力液压制动系统原理 影响工程车辆制动系统性能的主要元件为制动 阀、蓄能器及制动轮缸等其中的关键元件是制动 阀．轮式工程车辆常用的液压制动阀主要有两种： 一种是踏板操纵———反向调节式制动阀可用于弹 簧制动器制动系统；另一种为双回路全动力液压制 动系统最常用的串联调节式液压制动阀． 对于串联式液压制动阀其结构原理如图1所 示．当需要制动时踏板经由弹簧推动上阀芯1向 下移动由上阀芯产生的液动力推动下阀芯2同时 向下移动．两阀芯首先关闭回油口34而后将蓄能 器压力输入口56与输出至制动轮缸的压力口78 相连通．经由两阀芯反馈油孔910作用在两阀芯 下端的压力不断升高推动阀芯向上运动并关闭蓄 能器口56与输出至制动轮缸的压力口78间的连 通此时阀芯继续保持制动压力踏板力与制动压力 的平衡决定了制动压力的大小．制动过程结束时 阀芯回位使34与78重新接通56口被重新关 闭．阀芯的排列决定了如果其中的一个回路失效 另一回路仍能保持有效制动． 12—上、下阀芯；34—回油口；56—压力输入口；78—压力输 出口；910—反馈油孔；11—蓄能器；12—制动轮缸 图1 制动系统原理图 Fig．1 Model principle schematic of a brake system 制动系统的设计可采用传统稳态设计理论进 行但稳态设计方法只能对系统及元件结构参数进 行初始设计无法进行车辆制动系统的精确设计与 匹配．由制动阀原理可知系统动态特性受系统与 元件结构参数的影响较大如系统压力、蓄能器容 量、轮缸容积、阻尼孔直径、阀芯直径与质量等等． 要想掌握哪些参数变化对系统响应特性质量影响较 第29卷 第1期 2007年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．1 Jan．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．01．016