汽車氣壓制動系統(tǒng)結構分析及優(yōu)化

魏紅濤

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及需求的不斷增加，我國汽車的保有量在不斷地攀升。汽車是眾多系統(tǒng)所組成的復雜的有機體，在眾多的組成系統(tǒng)中，汽車氣壓制動系統(tǒng)是其中最重要也是最為核心的系統(tǒng)之一，汽車氣壓制動系統(tǒng)直接關系到車輛能夠安全運行。良好的汽車氣壓制動系統(tǒng)能夠確保車輛在制動的過程中具備一個較為良好、穩(wěn)定的減速過程進而穩(wěn)定地停車，使得車輛在制動的過程中不會受到道路坡度的影響，從而使得汽車能夠在一定坡度的坡道上進行穩(wěn)定地停車。本文在分析汽車氣壓制動系統(tǒng)工作原理的基礎上對如何做好汽車氣壓制動系統(tǒng)的優(yōu)化設計進行分析闡述。

關鍵詞：汽車氣壓制動系統(tǒng)；優(yōu)化設計

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A

汽車氣壓制動系統(tǒng)是車輛安全行駛的重要保證?，F(xiàn)今在我國的陸上運輸中，大型卡車、重型卡車是其中應用較多也是應用較為廣泛車輛，其在制動系統(tǒng)中多采用的是氣壓制動系統(tǒng)看，通過氣壓制動系統(tǒng)在大型運輸卡車中的應用可以使卡車在制動的過程中有一個有效的緩沖，從而減小卡車在緊急制動時的慣性，從而使得卡車能夠更好地停車。卡車制動系統(tǒng)主要由制動閥、卡車制動踏板等部分組成，卡車氣壓制動系統(tǒng)主要是通過氣壓控制彈簧來控制汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效果。

1.汽車氣壓制動系統(tǒng)工作原理分析

車輛在行駛的過程中需要依靠制動系統(tǒng)來實現(xiàn)對于高速行駛車輛的減速，從而確保車輛的安全運行。在現(xiàn)今的很多車輛中多采用的是氣壓制動系統(tǒng)，為提高氣壓制動系統(tǒng)的可靠性，應當總結分析氣壓制動系統(tǒng)的工作原理和工作的特性，并對其進行相應的優(yōu)化，從而提高氣壓制動系統(tǒng)的工作效率和工作的可靠性。汽車氣壓制動系統(tǒng)在駕駛員安全行駛的過程中并不使用汽車氣壓制動系統(tǒng)，在這一過程中汽車氣壓制動系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)，氣壓制動系統(tǒng)中的氣動閥和快放閥整體處于關閉狀態(tài)。汽車氣壓制動系統(tǒng)中的前后兩個制動氣室所處的狀態(tài)和外界空氣相同，但是氣室卻并不與儲氣罐的壓縮空氣相聯(lián)通。在車輛遭遇突發(fā)緊急狀況需要進行緊急制動時，車輛駕駛員通過踩壓汽車制動踏板來對汽車氣壓制動系統(tǒng)中的制動閥加以控制，當汽車制動閥動作時，其將汽車氣壓制動系統(tǒng)中前后兩個制動氣室中與外界相連通的路徑切斷，從而使得汽車氣壓制動系統(tǒng)中的前后兩個制動氣室與外界大氣相隔斷，并同時開啟汽車氣壓制動系統(tǒng)中前后兩個制動氣室和壓縮空氣罐相連通的路徑，使得兩者之間處于相互連通的狀態(tài)，而汽車氣壓制動系統(tǒng)依靠壓縮空氣的推動作用使得汽車氣壓制動器與車輪之間產(chǎn)生摩擦，進而實現(xiàn)對于行駛車輛的制動。在汽車氣壓制動系統(tǒng)工作的過程中其主要依靠的是將汽車在制動時踩壓踏板時的信號依靠制動閥轉換為壓力信號，汽車氣壓制動系統(tǒng)通過對這一制動壓力信號產(chǎn)生相應的動作而實現(xiàn)對于車輛的制動。

汽車氣壓制動系統(tǒng)制動好壞與制動可靠性主要從汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效能、制動的可靠性以及汽車氣壓制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性等幾個方面來進行評價的。在上述幾個特性中最基礎的是汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效能，在汽車氣壓制動系統(tǒng)工作時汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效能最主要的是確保汽車在緊急剎車或是停車的過程中能夠有一個較為穩(wěn)定的減速和緩沖過程中，從而確保車輛能夠在復雜的工況環(huán)境下進行停車，甚至于在半坡之上進行穩(wěn)定停車。評價汽車氣壓制動系統(tǒng)制動效能的直接標準是汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動距離和相應的制動時間。其次是汽車氣壓制動系統(tǒng)的恒定性，這一評價標準主要指的是汽車在長距離的行駛過程中車輛的正常制動、連續(xù)制動以及汽車氣壓制動系統(tǒng)在長時間制動情況下的制動性能。最后汽車氣壓制動系統(tǒng)需要具有足夠的穩(wěn)定性，汽車在緊急剎車或是停車啟動的過程中需要確保汽車停車的穩(wěn)定性，車輛不會發(fā)生偏移、滑動或是打轉等的問題，而上述要求則與汽車氣壓制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切相關，只有在保證汽車氣壓制動系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎上才能夠有效地提升汽車在行駛過程中的安全性。上述3項標準是評價汽車氣壓制動系統(tǒng)能否安全、可靠工作的重要標準，汽車氣壓制動系統(tǒng)只有在滿足上述幾項指標的情況下才能夠安全可靠地進行工作。

2.做好汽車氣壓制動系統(tǒng)的優(yōu)化設計

汽車氣壓制動系統(tǒng)是在多數(shù)車輛中所采用的制動系統(tǒng)，其具有結構簡單、使用方便等的特點，但是汽車氣壓制動系統(tǒng)在制動的過程中也存在著響應較為緩慢的問題，為解決這一問題需要對汽車氣壓制動系統(tǒng)進行分析、優(yōu)化，提升汽車氣壓制動系統(tǒng)在一定壓力下的制動響應速度，從而確保車輛的制動效果。

通過對汽車氣壓制動系統(tǒng)進行原理性分析，汽車氣壓制動系統(tǒng)在不考慮漏氣的情況下，汽車氣壓制動系統(tǒng)前后的兩個儲氣筒可以看做一個恒壓狀態(tài)，也可將其稱之為恒壓源。而后對汽車氣壓制動系統(tǒng)中的其他相關部件（如制動閥、繼動閥、前后兩個制動氣室及氣壓管道）等進行正確的建模分析，以便對汽車氣壓制動系統(tǒng)進行優(yōu)化。汽車氣壓制動系統(tǒng)中的制動閥是其中最為重要也是最為關鍵的部件，汽車駕駛員在啟動汽車氣壓制動系統(tǒng)的過程中，通過踩踏制動踏板為汽車氣壓制動系統(tǒng)輸入一個制動信號，這一壓力信號的輸入將使得汽車氣壓制動系統(tǒng)根據(jù)這一壓力信號進行相應的反饋制動。汽車氣壓制動系統(tǒng)中的制動閥動的過程主要分為增壓、保壓以及減壓3個主要的階段，在汽車氣壓制動系統(tǒng)動作模型的構建中應該以這幾個可以制約到制動閥工作響應參數(shù)來進行有效地構建，這些參數(shù)包括彈簧的強度、活塞回位后彈簧的強度以及排出壓力的時間間隔等。繼動閥主要用于連接制動閥和前后兩個制動氣室，其包括有供氣口、出氣口、排氣口以及控制氣口等幾個管路接口，汽車氣壓制動系統(tǒng)中的前后兩個制動氣室主要根據(jù)汽車氣壓制動系統(tǒng)內的氣體壓力來推動推桿來有效控制汽車氣壓制動器的。為確保汽車氣壓制動系統(tǒng)制動的可靠性應當在對各部件進行建模分析的基礎上對其進行優(yōu)化設計。在優(yōu)化分析的過程中可以在仿真實驗中選取3種具體的仿真實驗數(shù)據(jù)來進行對比分析以確保汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效果。通過對汽車氣壓制動系統(tǒng)延長補充氣體時間、有效排氣延長時間、最大穩(wěn)定壓力等幾個參數(shù)進行優(yōu)化對比分析從而找出最佳優(yōu)化數(shù)據(jù)?，F(xiàn)今汽車氣壓制動系統(tǒng)中的壓力相應速度一般控制在0.5s～0.9s之間，響應時間過長會增大車輛的制動距離進而影響到車輛制動的安全性。通過建模分析后表明，制動閥的彈簧強度以及活塞回位的彈簧強度等的參數(shù)會對汽車氣壓制動系統(tǒng)中補充氣體延長時間造成極大的影響，通過實驗對比分析將汽車氣壓制動系統(tǒng)中制動閥和活塞回位彈簧的彈簧強度都選用圍10N/mm的彈簧，而從排氣延長的時間來看，制動閥和繼動閥兩個閥門的排氣間隙也會對排氣時間造成較大的影響，在制動閥和繼動閥的氣體間隙上選為1.5mm為宜，通過對上述參數(shù)進行優(yōu)化設計可以有效地提升汽車氣壓制動系統(tǒng)對壓力的響應速度，從而將汽車氣壓制動系統(tǒng)的響應時間壓縮至<0.5s的范圍內，從而實現(xiàn)了對于汽車氣壓制動系統(tǒng)的優(yōu)化。

結語

汽車氣壓制動系統(tǒng)是車輛中重要的組成部分，其工作可靠與否與車輛能夠正常剎車、停車甚至于半坡穩(wěn)定停車密切相關，本文在分析汽車氣壓制動系統(tǒng)結構特點的基礎上通過對汽車氣壓制動系統(tǒng)進行建模分析，從快速性、穩(wěn)定性等方面對汽車氣壓制動系統(tǒng)進行分析并進行優(yōu)化設計，有效地提升了汽車氣壓制動系統(tǒng)的制動效能。

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