郭冬妮，閻闊，李孟華，喬艷輝，馬明武，劉明明，王天璐

1.一汽解放集團(tuán)股份有限公司，吉林長(zhǎng)春 130011；2.陸軍裝備部駐沈陽(yáng)地區(qū)軍事代表局駐長(zhǎng)春地區(qū)第二軍事代表室，吉林長(zhǎng)春 130011

0 引言

由于商用車氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間對(duì)整車制動(dòng)性能有直接影響,再加上國(guó)內(nèi)商用車行駛工況復(fù)雜、超載現(xiàn)象嚴(yán)重、制動(dòng)頻繁，對(duì)車輛制動(dòng)系統(tǒng)性能提出了更高要求。因此，提高制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間成為解決市場(chǎng)問(wèn)題、滿足用戶需求的重要途徑。

目前各主機(jī)廠主要通過(guò)臺(tái)架或整車試驗(yàn)進(jìn)行響應(yīng)時(shí)間優(yōu)化，該種方法的試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高，且制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間影響因素眾多，無(wú)法一一進(jìn)行試驗(yàn)。為此，文中通過(guò)搭建AMESim的氣制動(dòng)系統(tǒng)模型，仿真分析了制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵影響因素，最終得到了最優(yōu)方案，有效縮短開(kāi)發(fā)周期，并節(jié)約了成本，從而迅速解決市場(chǎng)問(wèn)題。

1 基于AMESim的氣制動(dòng)系統(tǒng)建模

文中以6X4重卡為研究對(duì)象，其氣制動(dòng)系統(tǒng)原理如圖1所示。中重型車氣制動(dòng)系統(tǒng)主要包括供氣裝置、前橋左右氣室、制動(dòng)閥、前橋左右ABS電磁閥、后左右ABS電磁閥、后繼動(dòng)閥、中后橋左右氣室及相應(yīng)的管路。

圖1 中重型車氣制動(dòng)系統(tǒng)原理

根據(jù)中重型車各部件的工作原理及結(jié)構(gòu)關(guān)系，建立各部件的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而搭建系統(tǒng)模型。氣制動(dòng)系統(tǒng)AMESim模型如圖2所示。

圖2 氣制動(dòng)系統(tǒng)AMESim模型

為驗(yàn)證氣制動(dòng)系統(tǒng)AMESim模型的準(zhǔn)確性，文中將系統(tǒng)的仿真值和試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比分析，其動(dòng)態(tài)特性曲線對(duì)比如圖3所示。

由圖3的對(duì)比分析結(jié)果可以看出，前橋制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間仿真值為0.41 s，試驗(yàn)值為0.48 s，誤差為14.5%；后橋制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間仿真值為0.55 s，試驗(yàn)值為0.6 s，誤差為8.3%。該誤差在可接受范圍內(nèi)，文中所搭建的系統(tǒng)AMESim模型可滿足工程需求。

圖3 制動(dòng)氣室仿真及試驗(yàn)動(dòng)態(tài)特性曲線對(duì)比

2 氣制動(dòng)系統(tǒng)影響因素分析

2.1 制動(dòng)閥接口參數(shù)仿真分析

制動(dòng)閥接口參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線如圖4所示。

圖4 制動(dòng)閥接口參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線

由圖4a～d可以看出，上腔進(jìn)氣管路直徑越大、下腔進(jìn)氣管路直徑越大、上腔出氣管路直徑越小、下腔出氣管路直徑越大，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間越快;由圖4e、f可以看出，制動(dòng)閥進(jìn)、出氣口面積越大，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間越快，但面積在80 mm以上對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間幾乎沒(méi)有影響，而目前多數(shù)制動(dòng)閥進(jìn)、出氣口面積都在80 mm左右，所以制動(dòng)閥進(jìn)、出氣口面積不作為關(guān)鍵影響因素。

2.2 制動(dòng)閥上腔參數(shù)仿真對(duì)比

制動(dòng)閥上腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線如圖5所示。由圖5a可以看出，上腔活塞直徑越小，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間越快，但直徑小于50 mm以后，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間變化很小。由于結(jié)構(gòu)限制，制動(dòng)閥上腔活塞直徑一般在50 mm左右，很難繼續(xù)減小，所以不作為關(guān)鍵影響因素;由圖5c可以看出，上腔排氣間隙越小，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間越快;由圖5d可以看出，上腔進(jìn)氣閥活塞直徑越小，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間越快。但是由于制動(dòng)閥結(jié)構(gòu)尺寸限制，很難繼續(xù)做小，所以不作為關(guān)鍵影響因素;由圖5b、 e可以看出，上腔活塞回位彈簧剛度及上腔進(jìn)氣閥回位彈簧剛度對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間影響非常小，不作為關(guān)鍵影響因素。

圖5 制動(dòng)閥上腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線(后橋)

2.3 制動(dòng)閥下腔參數(shù)仿真對(duì)比

制動(dòng)閥上下腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線如圖6所示，制動(dòng)閥下腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線如圖7所示。

圖6 制動(dòng)閥上下腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線(前橋)

圖7 制動(dòng)閥下腔參數(shù)對(duì)比動(dòng)態(tài)特性仿真曲線(前橋)

由圖6可以看出，上下腔流通孔面積和上下腔接觸間隙對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間影響非常小，不作為關(guān)鍵影響因素。

由圖7a可以看出，下腔活塞直徑越大，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間越快;由圖7b、c、d可以看出，下腔活塞回位彈簧剛度、下腔排氣間隙及下腔進(jìn)氣閥回位彈簧剛度對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間影響非常小，不作為關(guān)鍵影響因素。

綜上所述，制動(dòng)閥對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間起關(guān)鍵作用的影響因素為制動(dòng)閥上腔進(jìn)氣管路直徑、下腔進(jìn)氣管路直徑、上腔出氣管路直徑、下腔出氣管路直徑、上腔排氣間隙、下腔活塞直徑。按照上述方法對(duì)繼動(dòng)閥、ABS閥、氣室及相關(guān)管路分析后，確認(rèn)繼動(dòng)閥供氣口管路直徑、繼動(dòng)閥供氣口管路直徑；前橋ABS電磁閥進(jìn)氣管路直徑、后橋ABS電磁閥進(jìn)氣管路直徑；前橋制動(dòng)氣室進(jìn)氣管路直徑、中后橋制動(dòng)氣室進(jìn)氣管路直徑為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵影響因素。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中利用AMESim搭建了氣制動(dòng)系統(tǒng)的模型，并對(duì)其影響因素進(jìn)行了仿真分析，從制動(dòng)系統(tǒng)35個(gè)主要參數(shù)中確認(rèn)了影響響應(yīng)時(shí)間的12個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。后續(xù)可通過(guò)仿真手段進(jìn)行多方案對(duì)比，迅速鎖定最優(yōu)方案，大大縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約了成本，同時(shí)還可以對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題進(jìn)行分析驗(yàn)證。