无轨胶轮车液压制动系统仿真分析

刘畅

（西安航空学院，陕西 西安 710077）

基于较强的爬坡能力、转向灵活、操纵快捷等优点，无轨胶轮车在矿井运输业得到了广泛的应用。论文对某型号无轨胶轮车湿式制动器液压系统进行设计，并对无轨胶轮车液压制动系统中行车制动过程、驻车制动过程进行研究，利用液压仿真技术，进行建模和分析，为类似液压制动系统的设计，提供了有效的参考方法[1-3]。

1 液压制动控制系统总体设计

无轨胶轮车设计的液压制动控制系统原理图如图1 所示。该液压控制系统主要包含液压齿轮定量泵、双路充液阀、双路制动阀、蓄能器、手柄阀、多功能型湿式制动器以及液压油源等[4-5]。

图1 液压制动控制系统原理图

2 建立液压制动控制系统仿真模型

液压仿真软件AMESim 作为主流的液压仿真软件，不仅操作简单，而且内部液压元件的液压模型库十分健全[6-7]。因此根据所设计的液压制动控制系统原理图搭建的液压仿真模型为图2 所示。

3 仿真分析

3.1 行车制动过程仿真分析

在开始仿真前需要对部分参数进行设定，如表1 所示。

表1 行车制动设定参数

3.1.1 双路制动阀输出口压力特性分析

当给踏板施加一个由0～200.5N 的线性力，然后再缓慢的释放踏板，仿真出的曲线结果如图3 所示，可以看出，双路制动阀输出压力与踏板力增加曲线大致相吻合，说明所设计的制动系统是符合制动过程的。从图还可以得出，前桥制动器输出压力略低于后桥制动器，这是因为双路制动阀中回位弹簧对下滑阀相作用，下滑阀向下的合力比上滑阀向下的合力较小，因此有一定的延迟。该曲线能够反映出车辆行驶过程中表现平稳。

图3 双路制动阀脚踏板力- 输出口压力动态

3.1.2 双回路行车制动协调特性分析

经过仿真得出曲线为图4、图5 所示。首先进行快刹实验，设定0.3s 压力达到最大值，其次进行慢刹实验，设定3s 压力达到最大值，踏板压力曲线如图4 所示，图5 是反映两次实验时制动器、蓄能器以及制动活塞位移变化曲线，可以得出当给踏板有一定的压力信号时，制动器、蓄能器和制动活塞位移能够迅速的变化相应，大约有0.2S 的延迟，这都在误差范围内。

图4 双路制动阀脚踏板受压信号

图5 双回路行车制动协调特性仿真

3.2 驻车制动过程仿真分析

制动系统不仅要保证行车过程制动平稳，也要能够满足驻车制动的要求，驻车制动是指将制动器中的高压油液进行内泄，回流油箱，制动弹簧恢复变形，进而实施制动，设定本系统中的蓄能器已经完成充满高压油液，对系统进行多次驻车制动的仿真。驻车制动设定的参数如表2 所示。

表2 驻车制动设定参数

从仿真曲线可以得出，经过多次的驻车制动试验，蓄能器的压力值在不断地减小，并且前后桥制动器的压力值变化几乎同步。从图6 中也可以看出，所设计的液压系统经过连续的6 次驻车制动试验后，蓄能器的压力值仍然处于3MPa，得出该系统完全能够满足驻车系统的要求。

图6 驻车制动仿真分析

4 结论

本论文设计的无轨胶轮车液压制动控制系统通过AMESim完成建模后，对行车制动和驻车制动进行仿真实验，得出相关数据，表明设计的无轨胶轮车液压制动控制系统的合理性，为无轨胶轮车的设计提供了参考依据。