某越野车辆中央充放气系统轮胎充放气时间计算方法研究
2014-02-21席文进付兴元谭俊良
席文进，付兴元，谭俊良
（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）
某越野车辆中央充放气系统轮胎充放气时间计算方法研究
席文进，付兴元，谭俊良
（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）
随着汽车技术的发展中央充放气系统更多的运用在战术车辆上，充放气时间是中央充放气系统的重要指标。本文对针对某军用8X8战术越野车辆轮胎的充放气时间的较为精确的计算方法进行了研究，供广大设计工作者参考。
中央充放气系统 ；充放气时间；定积气容
CLC NO.:U463.341Document Code:A A rticle ID: 1671-7988(2014)06-74-04
前言
中央充放系统底盘的重要组成部分，其主要功用是在汽车停止和行驶状态下均具有给轮胎进行充气、放气、测压和保压的功能，以提高车辆的软地面通过性和生存能力。包括通过性、越障性、泄气可行驶能力、平顺性、燃油经济性、轮胎的磨损和寿命等都得到不同程度地改善。
1、工作原理
该系统通过对控制面板的操作来控制控制器总成中的各个电磁阀的开启对轮胎进行充气和放气操作，达到预置值后停止充放气。控制器总成与储气筒连接为该系统提供气源，其工作原理见图1-1。
2、系统布置
根据对某军用8X8战术越野车辆的中央充放气系统系统布置（见图2-1）。可分析得出中央充放气系统中各桥充放气管路应相互独立的对各桥进行充放气。系统气源压力保持在800kPa时，整车充放气时间与单桥的充放气时间理论上是一致的。
3、充放气特性分析
由图3-1容器充气时的压力-时间特性曲线可看出，当容器中的压力小于、等于临界压力P*时，则最小截面处气流的流速将保持声速，向被充气容器流动的气体流量也将保持常数。
充填的曲线保持线性变化（见oa线）；而当容器内压力大于临界压力P*时，因充气速度将降低（小于声速），流动属于亚声速范围，随着容器内压力上升，流量会逐渐降低，因此从达到临界压力起直到充气结束，曲线（ab线）为非线性变化。
由图3-2容器放气时的压力-时间特性曲线可看出，当容器内压力大于临界压力时，放气最小断面处将总保持在声速区，但此声速值随时间而变化，所以放气的流量也是变化值，曲线（ab段）为非线性变化的，当容器内压力P 定积气容等温充气时间的计算：当充气过程持续时间很长，腔内气体可与外界进行充分的热交换，使得腔内气体温度保持不变，即，T=TS这种充气过程称为等温充气过程，在等温充气过程中，气流通过进气孔口的时间很短，来不及热交换，且不计摩擦损失，仍可视为等熵流动 定积气容等温充气过程中从压力P1到压力P2为止的等温充气时间为： 式中 V——定积气容的容积（m3）； TS——充气气源的绝对温度（K） PS——气源的绝对压力（MPa） S——充放气孔口有效截面积（m2）。 S=μA （2） 式中 μ——流量系数，参见参考文献1手册图24.1-3可查出 A——管道的名义截面积（2m）， 函数值φ1(p/pS)可由图4-1直接确定 定积气容等温放气时间的计算：当气容放气很缓慢，持续时间很长，室内气体通过器壁能与外界进行充分的热交换，使得容器内气体温度保持不变，即T=TS，这种放气过程称为等温放气过程，在等温放气条件下，气流通过放气孔口的时间很短，来不及热交换，且不计摩擦损失，仍可视为等熵流动 在等温条件下从压力P1到压力P2为止的等温放气时间为： 式中 V、S的意义和单位与式（1）同； TS——容器中空气的初始绝对温度（K） Pa——容器外的绝对压力（MPa） pa/p ——孔口下游与上游的绝对压力比 当0 当0. 528 轮胎的充放气过程中轮胎和管道内部的气体温度与外界进行了充分的热交换，在此过程中可温度的变化很小，充放气过程可等同为定积气容等温状态。可依据以上的公式计算。 5.1 充气状态 已知：输送气体压力为800kPa，空气温度为25℃，轮胎的初始压力为200kPa，轮胎最终压力为500kPa，轮胎容积为327L，气门嘴处管道直径4.5mm。 求：在此环境下给轮胎充气的时间。 解：按式（2）计算有效截面积， 结论：在轮胎无载荷，不考虑轮胎在胎压发生变化时的体积及温度变化的影响，系统气压始终保持在800kPa时，单轮充气时间约2分52秒，单桥充气时间为5分44秒。 5.2 放气状态 已知：空气温度为25℃，轮胎的初始压力为500kPa，轮胎最终压力为200kPa，轮胎容积为327L，气门嘴处管道直径4.5mm。 求：在此环境下给轮胎放气到规定气压下的时间。 解：按式（2）计算有效截面积， 结论：在轮胎无载荷，不考虑轮胎在胎压发生变化时的体积及温度变化，单轮放气时间约4分44秒，单桥放气时间为9分24秒。 因系统中各桥充放气管路相互独立，在保证气源压力维持在800kPa时，理论上整车充放气时间与充放气时间最慢的桥充放气所用时间一致。但根据中央充放气系统的工作原理，在充气、放气的过程中要不断的中断充气、放气以检测轮胎中的气压，这样就增加了充气、放气时间。因此整车充放气时间必须修正，用中央充放气工作原理和实践经验得出的修正系数对整车充气、放气时间进行修正，得出； 整车放气时间： 式中t充单桥充气时间； t放单桥放气时间； k1充气修正系数值取2.1； k2放气修正系数值取1.3。 整车充气时间为12分05秒，整车放气时间为12分18秒。 不考虑轮胎在胎压发生变化时的体积及温度变化，把充放气过程等同为定积气容等温状态。所以得出的结论如下； 系统气源压力保持在800kPa时，轮胎由200kPa充至500kPa气压时，单桥充气时间为5分44秒；整车充气时间约为12分05秒。 轮胎由500kPa放至200kPa气压时，单桥放气时间为9分24秒；整车放气时间约为12分18秒。 [1]《机械设计手册》4卷 新版，机械设计手册编委会编著。机械工业出版社，2004.8. [2]《机械设计手册》5卷 第四版，主编 成大先。 化学工业出版社，2002.1. 前五月中国汽车销量同比增9% 自主品牌份额下滑 Prior to May car sales up by Chinese independent brand share fell by 9% 6月10下午，中国汽车工业协会发布了最新的汽车产销数据。1-5月中国汽车产销分别完成992.80万辆和983.81万辆，比上年同期分别增长9.4%和9%，增速比上年同期分别下降4.1和3.6个百分点。自主品牌市场份额持续下滑。 数据显示，今年5月，汽车产销分别完成197.58万辆和191.12万辆，比上月分别下降4.4%和4.6%，比上年同期分别增长11%和8.5%。 A method Study of Charge or Discharge Time in Central Tire Inflation/Deflation System in O ff-road Vehicle Xi Wenjin, Fu Xingyuan, Tan Junliang With the development of automotive technology, Central Tire Inflation/Deflation System.is used more in the tactical vehicles, the time is the most important target of Central Tire Inflation/Deflation System. It’s studied about the particular calculate method of charge or discharge gas in A 8X8 off-road tactical vehicle in this passage, it’s provide a reference for vehicle designers. Central Tire Inflation/Deflation System；In flation/Deflation time；constant gas volume U463.341 A 1671-7988(2014)06-74-04 席文进，就职于陕西重型汽车有限公司。4、计算依据分析
5、系统充放气时间计算
6、充放气时间校正
7、结论
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）
