工程车辆液压制动回油路堵塞现象分析工程车辆液压制动回油路堵塞现象分析吴远迪北京科技大学，北京(100083)摘 要：本本文给出出了工程程车辆液液压制动动阀的工工作原理理图，经经过简化化建立了了一个液液压盘式式制动回回油路数数学模型型，并通通过Maatlaab的SSimuulinnk，搭建了了其仿真真模型，以以首钢SSGA1170吨吨（载重重）矿用用车低速速制动系系统（防防止发热热过大，高高速时采采用电涡涡流制动动）为例例，给出出初始参参数并进进行动态态仿真，通通过结果果分析，找找出了可行行的解决决措施关键词：液液压制动动，回油油路堵塞塞，Siimullinkk仿真1. 引 言液压制动系系统是一一种可以以提供更更大液压压力，制制动反应应更加敏敏捷，更更加稳定定的新型型制动系系统目目前国内内对该系系统的研研究正处处于起步步阶段，由于进进油油压压高，管管路阻尼尼对系统统影响不不大，而而回油时时油压较较低，管管路的阻阻尼对回回油过程程有很大大的影响响，容易易造成回回油路堵堵塞，所所以分析析回油路路的管路路情况是是很有必必要的实际应用中，许多车常发生回油路堵塞的问题，针对这个问题，本文分析了各种因素，并通过Matlab的Simulink 仿真，找出各因素如何影响回油过程，进而给出一些解决方案。
2. 回油过程2.1 制制动阀的的工作原原理图SGA1770使用用的双回回路全动动力液压压制动阀阀，是制动系系统的关关键部件件之一，制制动阀的的主要作作用是及及时控制制制动压压力，满满足车辆辆对制动动系统及及整车制制动力矩矩的要求求图1所示正正是制动动钳与制制动盘松松开的状状态，油油液流回回油缸此时脚踏板松开，输入压力油截止，制动轮缸依靠弹簧力复原左面2根油油路是来来自蓄能能器的高高压油，制制动阀上上方连接接制动脚脚踏板，踩踩下踏板板，阀芯芯向下运运动压缩缩弹簧，进进油路打打开，实实现制动动2.2 制制动轮缸缸工程车辆自自重、载载重大，需需要较大大的制动动力矩，一一个制动动盘上一一般装有有多个制制动轮缸缸，且为为柱塞缸缸图2为制动动轮缸与与制动盘盘的实物物图，柱柱塞的有有效作用用面积：：，为柱塞直直径图1 液压压制动回回油路原原理图图2 液压压制动轮轮缸与制制动盘3. 回油路阻尼尼分析3.1 影影响回油油速度的的因素研究长度为为，断面面积为AA的管路路中的液液流，管管路中由由于油液液的摩擦擦、惯性性及压缩缩性所引引起的压压力变化化与流量量的关系系可分别别描述为为：. （11） （22） （3）各式中：—管路两端端的压力力差；、、分别为为管路的的液阻、液液感和液液容；液阻表征管管路内液液体的摩摩擦作用用，定义义，为单单位液阻阻，层流流时：；；紊流时时：；液感表征管管路内液液体的惯惯性，定定义为单单位液感感，；液容表征管管路内液液体的弹弹性，定定义为单单位液容容，；上述定义中中：d—管路内内经；、、K分别别表示油油液的动动力黏度度、密度度和体积积弹性模模量，设设其中：：；；K=7000MPaa；为管路的摩摩擦阻力力系数，光光滑金属属圆管与与液体流流动状态态有关，雷雷诺数，小小于临界界雷诺数数=23320，所所以属于于层流，层层流时金金属管的的摩擦阻阻力系数数=755/Ree=0..09338。
实际的回油油管路长长约为5m；回油管直径径为20mmm;由于管路比比较短，回回油时间间短可忽忽略不计计，所以以油压损损失由以上3式式可知，造造成压力力损失的的参数主主要有：：油液的的黏度、密密度、流流动速度度、加速速度和管管道内径径下面面分析不不同参数数对回油油速度的的影响4. 回油路数学学模型回油时柱塞塞受力图图如图33所示，柱柱塞受到到弹性元元件对其其施加的的向左的的回复力力，回复复过程中中还受到到活塞、活塞密封圈等与油液之间的阻尼力，油液与管路作用的沿程阻力，油液的惯性阻力活塞的动力力学方程程为： （44）式中：F－回复力力，与回回复系数数和位移移x有关；－活塞粘性性阻尼系系数；m－活塞质质量；P－管路油油压损失失；S－活塞面面积；图3 回油油过程柱柱塞受力力图5. 仿真模型给出初始条条件以及及系统模模型参数数，如表表一所示示：经过计算化化简动力力学方程程，并利利用Siimullinkk建立起起仿真模模型：图4 活塞塞运动仿仿真模型型此时得出的的活塞位位移与速速度变化化曲线图图分别如如图5、66所示：：表一：初始始条件和和仿真参参数初始位移xx(制动动间隙))0.0022m回复系数KK40 0000N//m1Ns/mmm100kggPS初速度0m/s图5 活塞塞位移变变化图图6 活塞塞速度变变化图由5、6两两图可见见，活塞塞速度不不大，但但活塞最最大位移移为3..5mmm，存在在一定冲冲击，如如果制动动盘使用用时间长长，制动动间隙变变大后，那那么回位位时间长长达2秒秒以上，比比预想的的回位时时间长，造造成以上上结果主主要是因因为回复复系数过过大，将将K改为为10000N//m，其其他参数数不变，仿仿真结果果图7所所示：图7 回复复系数过过小时活活塞位移移变化图图图8 回复复系数适适当活塞塞位移变变化图图7显示活活塞回位位时间大大于100s，远远远超出出了期望望值1ss，此时时回油路路摩擦力力和油液液惯性力力起主要要作用，即即油路出出现堵塞塞现象。
将K改为1100000N//m，并并通过加加大管径径来降低低P的值值，结果果如图88所示，在在0.44秒时活活塞已经经稳定地地回到原原位，等等待下一一次制动动，此过过程则完完全满足足对活塞塞回位灵灵敏度的的要求6. 结论综上所述，回回油速度度由沿程程油压损损失、活活塞粘性性阻尼系系数和回回复力大大小共同同决定，活活塞粘性性阻尼力一般较较小，所所以沿程程压力损失失和回复复力是主主要影响响因素弹弹簧刚度度不可能能太高，长长时间使使用会使使弹簧刚刚度降低低，管道道老化，摩摩擦系数数增大所所以要尽尽可能降降低压力力损失PP，由第第四部分分的分析析可知，加加大管道道内经和和减小管管道摩擦擦阻力可可以有效效地降低低P，从从而达到到快速稳稳定地回回位效果果参考文献[1] 刘惟信．汽汽车制动动系统的的结构分分析与设设计计算算[M]]，北京京：清华华大学出出版社，20004 [2] 丁守福, 杜长龙龙, 刘刘伟等．基于MMatllab计计算机仿仿真在液液压系统统中的应应用[JJ] ．．煤矿机机械，20006. 9: 27~~29..[3] 程振东, 田晋跃跃, 刘刘刚．车辆全全液压制制动系统统执行机机构建模模及仿真真[J]] ．系统仿仿真学报报.20006,, 3:: 7778~7780..The AAnallysiis oof tthe bacck ooil roaad oof tthe Connstrructtionn veehiccle’’s hyydraauliic bbrakkeWu YuuanddiThe uunivverssityy off Scciennce andd Teechnnoloogy of Beiijinng, Beiijinng, PRCC,AbstrracttIn thhis papper,, thhe wworkk scchemmatiic oof aa coonsttrucctioon vvehiiclee’s hyydraauliic bbrakke vvalvve iis iintrroduucedd. Affterr siimpllifyyingg, a matheematticaal mmodeel of thee baack oil roadd off a hyddrauulicc diisc braake wass buuiltt upp. Thrrouggh MMatllab''s SSimuulinnk, to buiild itss siimullatiion moddel.. Wiith Shoougaang SGAA1700 toons (Looad)) loow-sspeeed mminee caar bbrakkingg syysteem ((to preevennt eexceessiive heaat, wheen hhighh-sppeedd, edddy currrennt bbrakke wwilll bee ussed)) ass ann exxampple,, too giivenn thhe iinittiall paarammeteers.. At lasst ssomee viiablle ssoluutioon wwan fouund,, thhrouugh thee reesullts of anaalyssis,, affterr dyynammic simmulaatioon.Keywoordss: HHydrraullic Braake,, baack Oill Rooad conngesstioon, Simmuliink simmulaatioon.- 11 -。