門育鵬 楊慧敏 戴君

摘? 要：制動減速度和制動響應(yīng)時間作為商用車制動系統(tǒng)兩項重要技術(shù)指標(biāo)，直接影響車輛行車安全。本文通過對某款8×8車型的制動減速度與制動響應(yīng)時間進行匹配設(shè)計、測試分析及設(shè)計優(yōu)化，最終使制動減速度達到理想狀態(tài)，制動響應(yīng)時間大幅縮短，制動性能得到了大幅提升，進一步提高了整車的安全性。

關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng);制動減速度;制動響應(yīng)時間;安全性

中圖分類號：U462? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2021）01-0058-05

Abstract： Braking deceleration and response time affect vehicle driving safety directly， which are two important technical points of commercial vehicle brake system. This paper analyzes matching， test and design optimization between braking deceleration and response time of an 8×8 vehicle， and then the brake deceleration reaches the ideal state， response time is greatly shortened， the brake performance is greatly improved and the driving safety is further improved.

Key Words： Brake System; Brake Deceleration; Response Time; Safety

1? ? 引言

商用車氣制動系統(tǒng)是指用以使行駛中的車輛減速或停車、使已停駛汽車在原地保持靜止不動的機構(gòu)。隨著商用車行業(yè)的發(fā)展，制動系統(tǒng)作為車輛的安全件顯得日益重要。制動系統(tǒng)主要指標(biāo)有制動減速度、制動響應(yīng)時間、制動釋放時間、儲氣能力、密封性等。

制動減速度及制動響應(yīng)時間作為制動系統(tǒng)的兩項重要指標(biāo)直接影響著整車的安全性，同時法規(guī)也對其做了明確規(guī)定，只有制動減速度及制動響應(yīng)時間符合法規(guī)要求、制動性能良好、制動系統(tǒng)工作可靠的商用車，才能充分體現(xiàn)其安全性能。本文以車型8×8為研究對象，進行制動減速度及制動響應(yīng)時間匹配設(shè)計及優(yōu)化分析。

2? ? 法規(guī)及指標(biāo)要求

在《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法》（GB 12676-2014）中規(guī)定商用車輛的制動減速度a需大于等于5m/s2，制動響應(yīng)時間需滿足下列規(guī)定：在0.2s內(nèi)急踩制動時，從制動踏板動作起至最不利的制動氣室內(nèi)壓力達到其穩(wěn)態(tài)值的75%時所經(jīng)歷的時間不得超過0.6s。

3? ? 制動減速度設(shè)計分析

3.1? ?分析方法

1）根據(jù)制動時的軸荷轉(zhuǎn)移計算地面能夠提供給各軸的最大制動力;

2）根據(jù)各軸制動力，對制動壓力、制動氣室及制動器進行優(yōu)化選擇，既要防止制動性能不良，也要避免制動性能浪費。

3.2? ?計算過程

3.2.1 車輛所需制動力矩的計算

某8×8車型的相關(guān)參數(shù)如表1所示：

為簡化計算過程，又不失計算真實性，將四軸車簡化為兩軸車進行制動性能計算，簡化后模型見圖1、參數(shù)見表2所示：

根據(jù)制動距離計算公式：

附著系數(shù)按0.7，計算最大減速度時，前、后軸軸荷分別為：

根據(jù)計算出的軸荷，計算前、后軸分別所需的制動力。

根據(jù)計算出的制動力，計算前、后軸分別所需的動力矩。

根據(jù)公式（2）（3）（4）地面能夠提供給前軸每個車輪平均最大制動力矩為18332N·m;后軸每個車輪平均能夠提供最大制動力矩為12792N·m，地面附著力能夠滿足制動要求。

3.2.2 制動壓力、制動氣室及制動器的匹配

根據(jù)制動氣室參數(shù)，不同制動壓力、制動氣室、制動器提供的制動力矩見表3：

根據(jù)前面計算的地面提供的最大附著力進行制動壓力、制動氣室及制動器的選擇。

對比地面附著力及所需制動力數(shù)據(jù)，前軸單個制動器制動力矩要求大于18332N·m，后軸單個制動器制動力矩要求大于12792N·m。此車制動氣壓為10bar，為了能夠提供更大的制動力滿足車輛的制動要求，同時滿足20吋輪輞規(guī)格的要求，選用規(guī)格為20吋的盤式制動器，前軸選擇24吋?xì)馐?、后軸選擇20吋?xì)馐摇４藭r前軸單個制動器制動力矩為19000 N·m，后軸單個制動器制動力矩14000 N·m，制動力矩合理。

4? ? 制動響應(yīng)時間匹配設(shè)計及優(yōu)化分析

影響制動響應(yīng)時間的主要因素有管路規(guī)格、接頭的型式及閥的布置位置等。按照目前習(xí)慣性的匹配設(shè)計，對該車型進行管路、接頭、閥的狀態(tài)設(shè)計，如下：

制動第一回路：儲氣筒出通過三通接頭給制動閥11口和后軸繼動閥1口進行供氣，供氣管路規(guī)格均為φ12×1.5，制動閥21口控制后軸繼動閥4口，控制管路規(guī)格為φ8×1，后軸繼動閥2口連接后軸制動氣室，管路規(guī)格為φ12×1.5，接頭為直角接頭。繼動閥布置在橫梁上。

制動第二回路：儲氣筒通過三通接頭給制動閥12口和前軸繼動閥1口進行供氣，供氣管路規(guī)格均為φ12×1.5，制動閥22口控制前軸繼動閥4口，控制管路規(guī)格為φ8×1，前軸繼動閥2口連接前軸制動氣室，管路規(guī)格為φ12×1.5，接頭為直角接頭。繼動閥布置在縱梁上。

對該狀態(tài)的制動響應(yīng)時間按照法規(guī)要求及測試方法在臺架試驗臺上進行測試，共測得八組數(shù)據(jù)，測試結(jié)果見表4所示。

從表4中可以看出，制動響應(yīng)時間整體偏高，同時左右兩側(cè)制動響應(yīng)時間差別過大，在緊急情況下會出現(xiàn)制動跑偏。其中第8次測試，促動時間<0.2 s，響應(yīng)時間超出了法規(guī)要求的0.6 s。

針對上述情況，為了提高前后軸的響應(yīng)時間，對整車氣路進行第一次優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化內(nèi)容為：1）將出氣管路對稱布置;2）將繼動閥供氣管路改為φ15x1.5;3）將繼動閥出氣口接頭改為直通接頭，如圖2所示：

經(jīng)過上述優(yōu)化后，進行第二次臺架測試，共測得八組數(shù)據(jù)，測試結(jié)果見表5所示：

從表5可以看出，通過第一次優(yōu)化后，整車的制動響應(yīng)時間明顯提升，促動時間小于0.2 s時，制動響應(yīng)時間都<0.6 s，已滿足法規(guī)要求;且左右兩端制動響應(yīng)時間差別過大情況改善。雖然第4次和第8次測試，制動響應(yīng)時間超出了0.6 s，但從促動完成時計算，響應(yīng)時間<0.4 s，要優(yōu)于優(yōu)化前的測試數(shù)據(jù)。

針對上述情況，進行了二次設(shè)計優(yōu)化：1）制動閥和繼動閥都采用單獨的供氣管路;2）縮短后軸繼動閥供氣管路，如圖3所示：

經(jīng)過上述優(yōu)化后，進行了第三次測試，共測得八組數(shù)據(jù)，測試結(jié)果見表6所示：

從表6中可以看出，通過第二次設(shè)計優(yōu)化后，各輪制動響應(yīng)時間全部滿足法規(guī)要求，同時也更為均衡。

通過對該車型制動響應(yīng)時間進行匹配及優(yōu)化設(shè)計，得出可以通過以下方法提高制動響應(yīng)時間：

1）優(yōu)化制動左右出氣管路，實現(xiàn)出氣管路對稱布置;

2）加大繼動閥供氣管路直徑;

3）繼動閥出氣口采用直通接頭;

4）縮短繼動閥供氣管路;

5）為保證繼動閥供氣，制動閥和繼動閥均采用單獨的供氣管路。

通過對管路和接頭的型式、閥的布置位置優(yōu)化等，能夠有效降低制動響應(yīng)時間，達到法規(guī)要求;只有制動響應(yīng)時間得到降低，制動系統(tǒng)才能有達到更好的制動性能，并有效縮短制動距離。

5? ?結(jié)論

通過對8×8車型制動減速度和制動響應(yīng)時間進行匹配及優(yōu)化設(shè)計，制動系統(tǒng)得到優(yōu)化，制動性能合理制動減速度達到理想值，同時又沒有過度浪費，同時制動響應(yīng)時間得到了明顯提高，滿足了法規(guī)0.6 s的要求，提升了行車的安全性。

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