中重型商用车制动系统匹配计算.doc

中重型商用车制动系统匹配计算 康厚芬 （北京福田戴姆勒汽车有限公司，中国北京101400） 【摘要】随着经济快速发展，中国中重型商用车产量和销量快速增长，目前都处于世界第一位。然而随着车辆数量的不断增加和车速提升，交通事故急聚攀升；除了客观因素，造成交通事故很大一部分是由于制动系统匹配不当造成的。中重型商用车有总重量大、惯量大、制动距离长、操控性差等不利因素，所以发生的交通事故产生的危害性更大。因此中重型商用车的制动匹配计算显得尤其重要。发达国家由于技术积累时间长，都有一套科学的制动匹配计算规范;而我国中重型商用车发展时间短，技术积累少，国此很多国内中重型商用车生产厂家都没有自己的制动匹配计算规范，制动系统参数主要是模仿国外的同类车型或国内标杆车型，但这样做的问题是拓展新车型时不能根据公况进行制动匹配，有可能隐藏着安全隐患。笔者多年从事车辆制动系统研发工作，有着丰富的制动匹配经验，经过总结，形成一套中重卡制动系统匹配计算规范，目前在欧曼公司使用，并被认为是一套行之有效的制动系统设计和验证工具。 关键词商用车；制动性能；匹配计算 前言 目前，国内车辆制动系统相关标准主要有GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法和GB7258-xx机动车运行安全技术条件。但作为国内主机厂研发人员设计的依据主要为GB12676，且GB12676的主要内容是引用欧洲的主要制动法规ECER13，因此有广泛的使用性和实用性。根据机动车型分类，中重型商用车应划分为N2、N3和O类车辆。因此本规范主要是为了符合GB12676对N2、N3和O类车辆的制动性能的规定。同时为了使车辆的制动性能满足我国路况，要求在匹配计算过程中充分考虑用户试验数据，使设计车辆制动性能实用性更好，满足客户使用需求。 制动系统匹配计算 .1制动匹配计算相关参数的确立 .1.1整车质量m(kg) 由于国内中重型商用车超载现象比较普遍，因此需根据国情把超载考虑进去。 定义：空载质量m1;满载质量质量m2;超载质量m3 .1.2车辆轴距L(m) 对于双前桥或双后桥，由于制动时载轴转移计算复杂，为简化起见，将双前桥或双后桥合并为一桥，轴距测量点为两桥中心点。 .1.3车辆质心距后轴距离 质心距后轴距离可在整车三维数模上得出，但为了数据准确，可以对空载车辆各轴称重，得出L21;L22，L23通过公式(1-1)、(1-2)得出： .1.轴制动扭矩Tf(N.m) 轴制动扭矩值与气压值成正比关系，因此气压值的选择合理与否关系到制动匹配计算的实用性。根据大量测量数据显示，由于制动阀体和管路等阻力作用，当制动系统管路工作气压为0.85MPa时，制动气室气压约为0.72MPa;因此前后轴制动扭矩取气压为0.72MPa时的值。 Tf1、Tf2前、后轴制动扭矩。 .1.路面附着系数?准 GB12676要求试验时在水泥路面，其附着系数为0.8，但考虑到我国路面实际情况，路面附着系数一般取值0.7； .1.制动器驻车制动扭矩TP(N.m） 根据带驻车的制动气室的性能曲线图(见图2）可计算或实测。 .1.车轮滚动半径r(m) .1.1制动器制制动力分配系数 制动器制制动力分配系数为前制动器制动力Ff1与总制动器制动力Ff之比， 4）同步附着系数?准0的选取 当汽车在不同附着系数?准的路面上制动时，可能有以下3种情况: (1)当?准?准0时，曲线位于I曲线下方，制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； (2)当?准?准0时，曲线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死，这时容易发生甩尾现象； (3)当?准=?准0时，制动时前后轮同时抱死，这是最好的稳定情况。 通过分析，第(3)种情况是最好的，但现实中的车辆很难达到，第(2)种情况会产生甩尾现象，这是我们最不想看到的，因此我们希望设计的车辆满足第(1)种情况。这样?准0就要求比车辆行使路面的附着系数高，根据公式2-2，要提高?准0，就要求提高L、或降低L2、hg,然而受车辆结构和客观因素影响，不可能完全使车辆在所有路面都满足?准?准0，因此综合各种因素，有文献推荐满载时?准00.5。当然，不同行驶路况的车辆选择是有差异的，在好路面行驶车辆的?准0取值比矿区的要适当的高些。 .2.2制动力分配的合理性分析 制动力分配的合理性通常用利用附着系数与制动强度的关系曲线来评定。 GB12676和ECER13对此都做了要求：(1)对于R值在0.20.8之间的各类车Z0.1十0.85（k-0.2）;(2)对于制动强度在0.150.30之间，若各车轴的附着系数利用曲线位于公式k=Z0.08确定的与理想附着系数利用直线平行的两条直线之间，则认为满足要求。对于制动因数Z0.3，若后轴附着系数利用曲线能满足公式Z0.30.74（k-0.38），则认为满足要求。 1）利用附着系数?准计算 利用附着系数就是在某一制动强度q下，不发生任何车轮抱死所要求的最小路面附着系数。 2）制动效率E计算 从图4可看出，该车满载是的利用附着系数与制动强度的关系基本满足制动法规需求，但是同步附着系数约为0.26，偏低，有必要对车型参数进行调整，使?准0达到合理值。 .2.3制动距离和制动减速度计算和其法规符合性 1）法规要求： GB12676的发动机脱开的O型试验性能要求：N2、N3类车辆在初速度为60km/h时的制动距离为36.7m,平均减速度为5m/s2。 结束语 上述匹配计算包括的参数，基本包含了GB12676对中重型商用车的主要制动性能要求，且计算得到的数据基本与实测数据一致。因此如果按上述计算方法所得到的参数计算结果都符合要求，那么我们基本可以认为车辆的制动性能是合格的。 本计算方法简单易行，通过简单的培训，设计人员能够较容易地掌握其使用方法。当然，为了能更简便计算，笔