工程车辆全动力制动系统液压管路建模与仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com工程车辆全动力制动系统液压管路建模与仿真毋高成国，林慕义，侯金平。(1．北京信息科技大学；2．山东五征集团)摘要：针对全动力液压制动系统管路布置对整车制动性能影响较大的问题，用键合图方法建立了全液压制动系统液压管路的数学模型，在建模过程中考虑了液压管路的动态摩擦阻力。应用Matlab软件中的动态仿真工具Simulink软件包对液压管路的动态特性进行了仿真分析，为研究和减小管路布置对全液压制动系统制动性能的影响提供了参考。关键词：全液压制动系统；管路布置；功率键合图全液压制动系统以其优越的性能及较高的可靠适合于管路较短、脉动频率较低时

2、使用，否则误差较性被国外工程车辆广泛采用。全液压制动系统与常大，主要表现在脉动频率差异和波形衰减较慢两方规制动系统存在一定差异，在设计应用中如果不加面，如果加入了管路的动态摩擦影响，可以使管路模以注意会造成一系列的问题，如车辆制动时存在制型更适合在工程实际中应用【3J。动态摩擦是由于管内动响应速度过快或过慢、制动踏板力与制动力矩作流体脉动引起的摩擦损失，是一个复杂的流体力学用不同步等现象。这些问题部分源于制动阀等系统问题。传统的分段集中参数模型没有考虑这部分能元件的自身结构特性，其余大多是由于在系统设计量损失，所以在建立新的分段集中参数模型时，需要与管路布置中未考虑全

3、液压制动系统自身的特点，引入动摩擦液阻。而是按照常规液压制动系统的设计原则布置管路造包含有动态摩擦项管路模型的等效机械振动模成的，所以科学地研究全液压制动系统管路的动态型如图1所示。管路中某段管路集中参数键合图模特f生是当前亟待解决的问题【l】。管路动态研究方法主型如图2所示。图中质量块m相当于某段管路中液要有特征线法、频率法和分布参数键合图法闭。本文A以功率键合图推导出的输入输出势模型为基础，建立了包含有动态摩擦项的液压管路分段集中参数模型，通过对模型的动态仿真，可以清楚地了解整个管路中各部分压力和流量的变化情况以及他们之间的相互影响关系。1管路模型的建立1．1包含

4、有动态摩擦项的管路模型珥翼传统的管路分段集中参数模型是把管路划分成若干段集中的液容、液阻和液感。而分段集中参数法基金项目：北京市教育科技计划项目(KM200910772002)作者简介：高成国(1984_)，男，山东人，在读硕士，研究方向：车辆工程。一42—学兔兔www.xuetutu.com唰嘲蟛鼎硎珊嘲一《鳢g鼎麟震鞋睡髓嘣目目轷《搿∞鼎捌螋赠《自自g目耀∞目《睦嘲疆疆鞠瞩目鞲鼎目餮日自隧鼎均液感，，弹簧刚度K的倒数相当于管路中液体统液压管路部分的示意图。在考虑了车辆的结构、布I夜容C，静摩擦液阻R相当于管壁对管内液体的置位置和技术参数等要求后，该车辆制动系统全部

5、{察。质量块m的速度相当于某段管路内流体的采用普通液压软管且管路较长，如从蓄能器到制动I[二]器制缸dP3cl1(QQ图液压制动管路示意图图液路示意图—一=】一2J。一Q)车=薯千==R=[P广(Rs-R,t1)Ql】鬟一段管路的长度；==Qr)Q2+_Pc2]L3液压在iilc—一液容，线性表达式为c=；一KKbEs式中：K——制动液的体积弹性模量；Rs——静态摩擦液阻，表达式为Rs=；'rrd——软管直径；R——动态摩擦液阻，表达式为Rd=l304．9876——软管壁厚；(孕)m。【41；E——软管材料的纵向弹性系数。R——外部负载液阻；2管路动态特性仿真与分析p

6、一流体密度；·---——43·---——学兔兔www.xuetutu.com由全液压制动系统的示意简图，可分别建立蓄＼_I魍Ⅱ<整蒋磊，_【od能器、制动阀、制动轮缸的数学模型[61。再联合液压管路的状态方程，可建立包含液压管路的全液压制动系统的Simulink仿真模型，如图5所示。由于本文主时间t／s图7制动管路材质不同时。管路2两端的压力图5包含液压管路的制动系统仿真模型要研究液压管路的动态特性，将紧急制动工况下制动阀的工作简化为制动阀芯的开闭过程，输入信号Bd＼∞￡=】<追辩，口苗霆磊＼Ic，氆口霹掩器0日豸椎糨为阀芯位移。通过仿真计算，分析了蓄能器出口处与Bd

7、＼￡dR口<通，制动阀人口处、制动阀出口处与轮缸入口处的压力变化和流量变化，然后在考虑了管路动态摩擦阻力的情况下，分别改变了等效弹性模量(软管与硬管)、管路长度、管路直径中的一个，其他不变，来考察管路参数对建立制动轮缸内压力的影响。图6～图10为仿真结果。由图6、图7可以看出制动管路使用硬管或软管对轮缸内压力的建立影响很大，硬管时管路弹性时问t／s模量取E=9×10。Pa，软管时管路等效弹性模量取图8制动管路长度不同时，管路1两端的压力E=6×10Pa。从图6可以看出，当制动阀打开后，蓄时间t／s时间t／s图9制动管路长度不同时，管路2两端的压力图6