朱丹陽(yáng)

（大運(yùn)汽車股份有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

前言

制動(dòng)系統(tǒng)是保證車輛安全性的最關(guān)鍵部分，對(duì)于不同車輛有不同的要求，乘用車在良好的公路上行駛，公路的設(shè)計(jì)坡度較低，一般在3%到10%之間，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)主要要求的是制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離。而越野車，尤其是專用重型越野車，通常在較差路面上行駛，會(huì)遇到坡度較大的坡道，可能還會(huì)牽引掛車，因此駐車能力顯得十分重要，車輛在滿載或空載，上坡或下坡時(shí)，制動(dòng)性能會(huì)受到影響，每種情況都要進(jìn)行分析。

越野車輛的驅(qū)動(dòng)方式為全輪驅(qū)動(dòng)，必然會(huì)配有軸間差速器，差速器內(nèi)設(shè)置有差速鎖，車輛要停在一定坡度的坡道上，依靠后橋上的駐車制動(dòng)器進(jìn)行駐車，假設(shè)此時(shí)后橋的地面附著力較小，小于駐車制動(dòng)器的最大制動(dòng)力，也就是說制動(dòng)器制動(dòng)力沒有完全發(fā)揮出來，還有一部分制動(dòng)力可被利用，如果軸間差速器不鎖止，前后橋之間可以有轉(zhuǎn)速差，后橋駐車制動(dòng)器剩余的制動(dòng)力無法作用于前橋，若前橋車輪滾動(dòng)，則無法阻止，如果軸間差速器鎖止，整車轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)剛性連接為一體，后橋駐車制動(dòng)器便可對(duì)前橋起作用，既制動(dòng)器能利用到整車的地面附著力，駐車能力得到提升。下面將具體分析鎖止軸間差速器對(duì)車輛駐車能力的提升程度，以便駕駛員判斷在不同狀況下是否要鎖止。

1 車輛概況

本文以一輛重型越野運(yùn)輸車為研究對(duì)象，該車驅(qū)動(dòng)形式為6×6，前單橋，后雙橋（以下分別稱為“后一橋”和“后二橋”），制動(dòng)系統(tǒng)為氣壓制動(dòng)，駐車方式為機(jī)械駐車，在雙后橋各車輪上裝有彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)氣室。前橋與后一橋之間有分動(dòng)器，分動(dòng)器與后一橋內(nèi)有軸間差速器及差速鎖，差速鎖類型為氣動(dòng)強(qiáng)制鎖止式，在駕駛室內(nèi)有相應(yīng)的開關(guān)，可以控制鎖止或解鎖。

2 車輛模型的簡(jiǎn)化與相關(guān)參數(shù)

2.1 車輛模型的簡(jiǎn)化

后一橋與后二橋設(shè)計(jì)軸荷相近，為便于計(jì)算，將三軸車模型簡(jiǎn)化為兩軸車模型，見圖1。

圖1 三軸車簡(jiǎn)化為兩軸車

滿載時(shí)：

空載時(shí)：

其中，a為整車質(zhì)心到前軸的距離；

b 為整車質(zhì)心到后軸的距離；

L 為軸距；

hg為整車質(zhì)心高度。

2.2 其它相關(guān)參數(shù)

滿載總質(zhì)量m1=22615kg；

空載總質(zhì)量m2=15650kg；

車輪靜力半徑r=0.62m；

單橋駐車制動(dòng)器制動(dòng)力矩Tμ=27850N·m

路面附著系數(shù)φ=0.65。

3 最大駐車坡度計(jì)算

3.1 上坡和下坡時(shí)的受力分析

車輛的駐車能力既取決于制動(dòng)器制動(dòng)力的大小，又取決于地面附著力的大小，制動(dòng)器制動(dòng)力是不會(huì)超過地面附著力的，因此，為了知道實(shí)際駐車時(shí)克服下滑力的地面制動(dòng)力，要計(jì)算軸荷，進(jìn)而算出附著力，并與制動(dòng)器制動(dòng)力的大小進(jìn)行對(duì)比。

車輛在一定坡度坡道上駐車，自身的重力可分解為Gsinα 和Gcosα，Gsinα是使車輛滑下坡道的下滑力，Gcosα是車輛對(duì)坡道的法向壓力。

上坡、下坡的具體受力分析，見圖2、圖3：

圖2 上坡受力分析

圖3 下坡受力分析

由于車橋的軸荷大小與地面對(duì)車橋的支撐力相等，所以下文中用地面對(duì)后橋的支撐力Fz2表示后橋軸荷。

上坡時(shí)，前橋部分軸荷向后橋轉(zhuǎn)移，后橋軸荷比在平地上時(shí)會(huì)增加，根據(jù)理論力學(xué)中的力矩平衡原理，求后橋的軸荷Fz2：

下坡時(shí)，后橋部分軸荷向前橋轉(zhuǎn)移，同理，求后橋的軸荷Fz2：

車輛停在坡道上，由后橋駐車制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力Fμ來克服下滑力Gsinα，即

滿載時(shí)的重力：

空載時(shí)的重力：

駐車制動(dòng)器最大制動(dòng)力：

3.2 滿載上坡時(shí)的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

車輛在平地上，求后橋附著力：

后橋附著力比制動(dòng)器制動(dòng)力略小，上坡時(shí)由于前橋軸荷向后橋轉(zhuǎn)移，后橋附著力有可能會(huì)大于制動(dòng)器制動(dòng)力。

假設(shè)后橋附著力大于制動(dòng)器制動(dòng)力，即全部的制動(dòng)器制動(dòng)力都用來克服下滑力，可得：

此時(shí)，后橋的地面附著力：

可見，后橋地面附著力大于制動(dòng)器制動(dòng)力，假設(shè)成立，最大駐車坡度為44.3%。

（2）鎖止軸間差速鎖

駐車制動(dòng)器制動(dòng)力全部被利用，故鎖止軸間差速鎖后最大駐車坡度與不鎖止時(shí)相同，也是44.3%。

3.3 空載上坡時(shí)的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

假設(shè)全部的駐車制動(dòng)器制動(dòng)力都用來克服下滑力，可得：

此時(shí)，整車的地面附著力：

整車的地面附著力小于制動(dòng)器制動(dòng)力，后橋的地面附著力也一定小于制動(dòng)器制動(dòng)力，假設(shè)不成立，說明制動(dòng)器制動(dòng)力只有部分被利用，這是因?yàn)槭艿搅烁街Φ南拗?，此時(shí)的地面制動(dòng)力等于后橋的地面附著力，即：

最大駐車坡度為34.3%。

（2）鎖止軸間差速鎖

因?yàn)檎嚨牡孛娓街π∮谥苿?dòng)器制動(dòng)力，所以此時(shí)的最大地面制動(dòng)力為整車附著力，即由整車附著力來克服下滑力。

最大駐車坡度為65%。

3.4 滿載下坡時(shí)的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

由3.2 可知，車輛在平地上后橋附著力比制動(dòng)器制動(dòng)力小，下坡時(shí)后橋軸荷還要向前橋轉(zhuǎn)移，后橋附著力一定是小于制動(dòng)器制動(dòng)力的，因此，最大地面制動(dòng)力為后橋附著力。

最大駐車坡度為30.9%。

（2）鎖止軸間差速鎖

鎖止軸間差速鎖后，車輛傳動(dòng)系統(tǒng)變?yōu)閯傂赃B接，整車附著力都能被利用，無論是上坡還是下坡，都有相同的駐車能力，因此，滿載下坡鎖止軸間差速鎖時(shí)的最大駐車坡度與滿載上坡鎖止軸間差速鎖時(shí)是相同的，也是44.3%。

3.5 空載下坡時(shí)的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

空載下坡時(shí)，后橋附著力一定是小于制動(dòng)器制動(dòng)力的，因此，最大地面制動(dòng)力為后橋附著力。

最大駐車坡度為23.4%。

（2）鎖止軸間差速鎖

由3.4（2）中的分析可知，空載下坡鎖止軸間差速鎖的最大駐車坡度與空載上坡鎖止軸間差速鎖時(shí)是相同的，也是65%。

4 結(jié)論

統(tǒng)計(jì)以上各最大駐車坡度計(jì)算結(jié)果，見表1。

表1 最大駐車坡度計(jì)算結(jié)果

通過表格數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論：

（1）車輛滿載上坡時(shí)，不鎖止軸間差速鎖與鎖止時(shí)最大駐車坡度相同， 駕駛員可不鎖止；

（2）其余情況，鎖止軸間差速鎖后，最大駐車坡度均有較大提升，其中，空載上、下坡時(shí)提升十分明顯，駕駛員要在較大坡度坡道上駐車時(shí)應(yīng)提前鎖止軸間差速鎖；

（3）駕駛員要在較小坡度坡道上駐車時(shí)，可參考表1中各種情況下不鎖止軸間差速鎖時(shí)的最大駐車坡度，若實(shí)際駐車坡度比表中數(shù)據(jù)小，可選擇不鎖止軸間差速鎖。