輕卡汽車制動(dòng)儲(chǔ)油杯容量設(shè)計(jì)

李海龍，邵建萍

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇南京211100）

輕卡汽車制動(dòng)儲(chǔ)油杯容量設(shè)計(jì)

李海龍，邵建萍

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇南京211100）

簡(jiǎn)要分析了影響制動(dòng)儲(chǔ)油杯容量設(shè)計(jì)的主要因素，分別對(duì)制動(dòng)儲(chǔ)油杯的最大容量、報(bào)警最低容量和前后管路獨(dú)立部分的容量進(jìn)行了分析和計(jì)算，并以依維柯某車型為例給出了完整的計(jì)算過程。

制動(dòng)儲(chǔ)油杯；影響因素；容量

0　引言

采用液壓制動(dòng)的輕卡汽車需要在制動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)存儲(chǔ)制動(dòng)液的容器，即制動(dòng)儲(chǔ)油杯。在進(jìn)行制動(dòng)儲(chǔ)油杯設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要考慮某個(gè)管路失效和系統(tǒng)內(nèi)零部件變形對(duì)儲(chǔ)油杯不同容量腔的影響，若某個(gè)容量腔達(dá)不到相應(yīng)的要求，無法在需要時(shí)為制動(dòng)總泵回補(bǔ)足夠的制動(dòng)液［1-2］，會(huì)造成制動(dòng)失效，直接導(dǎo)致安全事故。文中對(duì)制動(dòng)儲(chǔ)油杯的影響因素進(jìn)行了分析并給出了計(jì)算過程。

1　影響制動(dòng)儲(chǔ)油杯容量的主要因素

1.1總泵和分泵的缸徑匹配

制動(dòng)系統(tǒng)總泵和分泵的缸徑匹配直接影響儲(chǔ)油杯最大容量的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)整車參數(shù)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算［3］，分別確定制動(dòng)系統(tǒng)的總泵和分泵的大小，再根據(jù)總泵和分泵的缸徑計(jì)算儲(chǔ)油杯的最大容量。

1.2制動(dòng)摩擦片的磨損

制動(dòng)器的摩擦片由最初的全新狀態(tài)，經(jīng)過使用會(huì)不停地產(chǎn)生磨損［4］，使制動(dòng)管路中制動(dòng)液的體積變大，造成管路中的制動(dòng)液不斷增加，儲(chǔ)油杯中的制動(dòng)液也會(huì)相應(yīng)變少。

1.3零部件的變形因素

在制動(dòng)過程中，隨著管路壓力的不斷增加，使制動(dòng)軟管、制動(dòng)鉗和制動(dòng)蹄等零部件產(chǎn)生一定的變形［5］，這種變形也會(huì)造成制動(dòng)管路中的制動(dòng)液增加。

2　制動(dòng)儲(chǔ)油杯的容量設(shè)計(jì)

以依維柯某車型為例，其整車總質(zhì)量為3 500 kg，制動(dòng)管路為H形式布置［6-7］，根據(jù)整車制動(dòng)性能匹配，制動(dòng)總泵和制動(dòng)器的主要參數(shù)如表1和表2所示。

表1　制動(dòng)總泵主要參數(shù)　 mm

表2　制動(dòng)器主要參數(shù)

2.1制動(dòng)儲(chǔ)油杯中各個(gè)獨(dú)立腔容量設(shè)計(jì)

根據(jù)法規(guī)GB 12676中的要求［8］，制動(dòng)系統(tǒng)部分管路失效時(shí)，剩余管路需要達(dá)到應(yīng)急制動(dòng)的要求，在儲(chǔ)油杯設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮部分管路失效后完好管路部分有足夠的制動(dòng)液供給，保證剩余制動(dòng)可以工作，因此每個(gè)管路需要有獨(dú)立制動(dòng)液供給的容量腔。

（1）制動(dòng)總泵第一室獨(dú)立部分的容量V1計(jì)算如下：

式中：D1、D2為制動(dòng)總泵的直徑；

L1為制動(dòng)總泵第一室的行程；

L2為制動(dòng)總泵第二室的行程。

2.2制動(dòng)儲(chǔ)油杯所需要的最大容量設(shè)計(jì)

制動(dòng)器的摩擦襯片從全新狀態(tài)使用到完全磨損狀態(tài)，以及制動(dòng)盤/鼓使用到最大許可磨損尺寸時(shí)，所需要的制動(dòng)液增加，儲(chǔ)油杯的液面也會(huì)相應(yīng)下降，如圖1所示，制動(dòng)系統(tǒng)回路中液體的體積增加量計(jì)算如下：

（1）前制動(dòng)器磨損到極限所需要的容量V3計(jì)算如下：

式中：Df為前制動(dòng)器分泵的直徑；

Lf為前制動(dòng)襯片的厚度；

Lfj為前制動(dòng)襯片的最小極限厚度。

（2）后制動(dòng)器磨損到極限所需要的容量V4計(jì)算如下：

式中：Dr為后制動(dòng)器分泵的直徑；

Lr為后制動(dòng)蹄襯片的厚度；

Lg為后制動(dòng)蹄襯片與制動(dòng)鼓的間隙；

Lrj為后制動(dòng)襯片的最小極限厚度。

（3）制動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)管路中制動(dòng)液容積增加，同時(shí)也會(huì)在前后管路中產(chǎn)生較高的壓力，造成制動(dòng)蹄（鉗）變形、制動(dòng)液壓縮變形和制動(dòng)軟管膨脹變形，這些變形都會(huì)造成制動(dòng)液容積增加。管路壓力與制動(dòng)液容積的變化可用臺(tái)架試驗(yàn)的方法得到，管路壓力與制動(dòng)液容量之間的關(guān)系如圖2—3所示。由圖2可知單個(gè)前制動(dòng)器在管路壓力為10 MPa時(shí)的吸油量V5=2.8 mL［9］；由圖3可知單個(gè)后制動(dòng)器在管路壓力為10 MPa時(shí)的吸油量V6= 1.03 mL［10］。

制動(dòng)軟管膨脹導(dǎo)致回路中制動(dòng)液的容積增加。該車型使用軟管為同一規(guī)格產(chǎn)品，臺(tái)架測(cè)試結(jié)果如圖4所示［11］，在管路壓力為10 MPa時(shí)，軟管膨脹率為0.44 mL/m，該車型制動(dòng)軟管的總長(zhǎng)度為2.8 m。制動(dòng)軟管變形導(dǎo)致的制動(dòng)液增加的容量V7= 0.44×2.8=1.23 mL。

根據(jù)以上計(jì)算可以得出制動(dòng)儲(chǔ)油杯所需要的最大容量Vz的計(jì)算如下：

2.3制動(dòng)儲(chǔ)油杯報(bào)警容量設(shè)計(jì)

在制動(dòng)管路中存在泄漏或車輛在使用過程中制動(dòng)液會(huì)慢慢消耗，都會(huì)造成儲(chǔ)油杯中制動(dòng)液液面下降，當(dāng)液面下降到一定程度，將會(huì)無法滿足制動(dòng)器的正常使用，會(huì)給安全駕駛帶來危害，因此儲(chǔ)油杯需要設(shè)定報(bào)警容量，及時(shí)提醒駕駛員添加制動(dòng)液。為在管路中的制動(dòng)液達(dá)到最小容量前，向使用者發(fā)出報(bào)警信號(hào)，避免制動(dòng)失效的情況出現(xiàn)，需要合理設(shè)定報(bào)警容量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)油杯的報(bào)警容量應(yīng)大于等于共用部分容量Vg的2/5。

儲(chǔ)油杯共用部分容量Vg的容量計(jì)算如下：

Vg=Vz-V1-V2=197.22-12.82-9.61=174.79 mL

儲(chǔ)油杯報(bào)警容量Vb計(jì)算如下：

Vb=Vg×2/5=69.916 mL

3　制動(dòng)儲(chǔ)油杯容量的計(jì)算輸出結(jié)果

制動(dòng)儲(chǔ)油杯各個(gè)腔的容量計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3　制動(dòng)儲(chǔ)油杯各腔的容量計(jì)算表

4　結(jié)束語

在設(shè)計(jì)初期制動(dòng)系統(tǒng)匹配完成后，就應(yīng)該確定制動(dòng)儲(chǔ)油杯各個(gè)容積腔的容量，而其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就在于最大容量和報(bào)警容量的確定。文中對(duì)最大容量和報(bào)警容量的確定進(jìn)行了分析計(jì)算，通過在依維柯某輕卡汽車上。匹配驗(yàn)證，經(jīng)過耐久性試驗(yàn)后和在某一管路失效時(shí)，仍能提供制動(dòng)系統(tǒng)所需的制動(dòng)液，制動(dòng)儲(chǔ)油杯的設(shè)計(jì)滿足制動(dòng)系統(tǒng)需要，達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。

【1】汽車工程手冊(cè)編委會(huì).汽車工程手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

【2】吉林大學(xué)汽車工程系.汽車構(gòu)造［M］.5版.北京:人民交通出版社，2005.

【3】劉惟信.汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.

【4】全國(guó)非金屬礦產(chǎn)品及制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 5763-2008汽車用制動(dòng)器襯片［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

【5】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).QC/T 592-2013轎車制動(dòng)鉗總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

【6】方泳龍.汽車制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2005. 【7】余志生.汽車?yán)碚摚跰］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

【8】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 12676-2014汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

【9】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).QC/T 239-1997貨車、客車制動(dòng)器性能要求［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

【10】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).QC/T 479-1999貨車、客車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

【11】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 16897-2010制動(dòng)軟管的結(jié)構(gòu)、性能要求及試驗(yàn)方法［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

Design of the Light Truck Brake Reservoir Cubage

LI Hailong，SHAO Jianping
（Nanjing IVECO Automobile Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 211100，China）

The factors influencing the brake reservoir cubage were introduced.The cavity capacities of brake reservoir were analyzed respectively，including the maximum capacity，alarm minimum capacity，front pipeline capacity and rear pipeline capacity.Based on an Iveco light truck，complete analysis and calculation processes were given.

Brake reservoir；Influencing factors；Capacity

2015-05-19

李海龍（1982—），男，學(xué)士，工程師，主要從事制動(dòng)性能匹配方面研究工作。E-mail:505803155@qq.com。