提升制动气压对制动性能的影响

提升制动气压对制动性能的影响-有驾
制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到交通安全,重大交通事故往往与制动距离太长等有关,它是汽车安全的重要保障。气压制动是指以压缩空气作为制动力的传输媒介,将压缩空气的压力转换为对车轮的制动力,实现汽车减速制动的方式。
制动距离是汽车制动性能的一项重要评价指标,它是指从驾驶员开始踩踏制动踏板到汽车完全停止这个过程行驶的距离。
在整个制动过程中,包含了驾驶员的反应时间、制动器起作用时间、持续制动时间、放松制动器时间。
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因此容易得到制动过程车辆行驶距离与时间的关系,如下图:
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由于制动距离是指驾驶员开始踩踏制动踏板到汽车完全停止这个过程行驶的距离,因此制动距离公式如下:
从制动距离公式可以看出,影响制动距离有三个因素:制动器起作用时间、最大制动减速度、起始制动车速。其中制动器起作用时间和最大制动减速度是客观因素。
从影响制动距离客观因素的最大制动减速度和制动器起作用时间两个方面来分析。
制动时,地面制动力会随着制动器制动力的增长而增长。当制动器制动力达到某一值时,地面制动力等于附着力,车轮即抱死不转而出现拖滑现象,地面制动力达到最大。因此合理选择制动器大小、影响附着系数的轮胎,以及合理分配前后轴制动力,提高车辆的附着系数,并最终获得最大的制动减速度,是缩短制动距离的一项措施。
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Fφ:附着力
Fμ: 制动器制动力
Fxb: 地面制动力
另一方面,控制制动器起作用时间长短,也是缩短制动距离的一项非常重要的措施。它与供气压力、管路长度、管径、气室体积与结构参数有关。作为整车设计,一般可以通过缩短管路长度、加大管径、提高供气压力来缩短制动器起作用时间。
气压制动器作用时间τ2的大小与气压制动系统的时延有关。制动系统时延包含气动回路压力响应时延、执行机构动作时延、控制网络信号传输时延。
气动回路压力时延:制动控制阀接收到控制信号到制动气室内空气压力达到最大的时间。可分为:控制阀响应时间、压缩空气在管路中的传递时间、制动气室充气时间。
执行机构动作时延:执行机构推力臂开始受到制动气室活塞顶杆推力作用到执行机构输出最大制动力矩过程的时间,它与执行机构的内部结构、活塞顶杆推力的大小、制动间隙、机构磨损、摩擦系数等因素有关,最终体现在制动块与制动盘之间的间隙上。
控制网络信号传输时延:控制信号或车辆状态信息从产生到被目的节点接收并解析过程的时间。可分为电控单元软硬件的运算时间、信息收发时间、网络传输时间等。
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制动气室充气速度与气源压力有关,其公式如下:
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式中:
V:充气内腔体积
Ap:气室入口有效截面积
K:绝热系数,对于空气,K=1.4
R0:气体参数,对于空气R0=287N*m/(kg*K)
T:气室的热力学温度
P1:气源压力
P:气室压力
下图是不同气源压力下,充气时延与气室压力之间的关系曲线。
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可以看出,气源压力越大,充气速度越快,制动气室起作用时间就越短,进而可以达到缩短制动距离的目的。
基于以上原理,慧眼坚持提高制动气压的必要性,也为法规升级提供重要参考:
JT/T 1094-2016 营运客车安全技术条件:
采用气压制动系统的运营客车制动储气筒内工作气压应大于或等于1000kPa。
GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件:
车长大于9m的客车、总质量大于或等于12000kg的货车和货车底盘改装的专项作业车,且装有空气悬架或盘式制动器时,储气筒的额定工作气压应大于或等于1000kPa。
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