重型汽車制動壓力提升后對后橋推力桿受力的影響

張守偉 景振龍 唐銳 魏海巍

摘 要：本文通過計算對重型汽車制動壓力提升后對后橋推力桿受力的影響進行了簡要分析，為整車制動系統(tǒng)壓力提升提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：重型汽車制動系統(tǒng)；后橋推力桿；后橋制動力

1 概述

目前，歐洲重型汽車氣制動系統(tǒng)的行車制動氣壓普遍采用10bar，而我國的行車制動氣壓普遍采用8.5bar。提升行車制動氣壓，可以增大制動力，縮短制動距離，提高行車安全。但由于制動系統(tǒng)壓力的提高，車輛制動時的減速度會如何變化，是否會對整車的懸架系統(tǒng)帶來影響，例如雙后橋車型后橋推力桿的受力，在增大制動系統(tǒng)壓力后，車輛制動時減速度變化較多的話，可能會超出推力桿的受力極限，甚至產生致命的破壞效果。本文通過計算確定不同氣壓下的制動減速度的變化情況，并通過整車試驗分析推力桿受力，以此驗證提高系統(tǒng)壓力的可行性。

2 制動減速度的計算

2.1 整車模型參數(shù)：

整車模型以6x4雙后橋牽引汽車為例，其主要參數(shù)如下：

滿載整車質量 32000kg

滿載前軸靜載荷 6000kg

滿載中后橋靜載荷 26000kg

滿載質心高度 hg=1.3m

滿載質心距前橋中心 A=3.17m

滿載質心距中后橋中心 B=0.73m

車輪靜力半徑 rk=0.5625m

地面附著系數(shù) φ0=0.8

2.2 系統(tǒng)初始壓力為10bar時，滿載工況下最大減速度計算：

初始氣壓為10Bar，第一次制動時的氣壓按P1=9Bar計算，根據(jù)

Ff1=

前橋制動力是：Ff1=80995N

同理后橋制動力是：Ff2=168420N

制動力分配系數(shù)：β==0.32474

根據(jù)制動力分配系數(shù)可以繪制出滿載車輛I曲線、β線、f線組和r線組，見圖1：

通過曲線分析，在前軸制動力為80995N及之前，β線和φ=0.8r線有交點A，β線和φ=0.8f線沒有交點，故前軸不會抱死，而后橋會在A點抱死；如圖1所示，點A即為后橋抱死點。

制動時，前橋的制動力為：Ff1=8099N（1）

后橋的制動力則取地面提供的最大制動力

FB2=（L1-q×hg）φ（2）

又有，F(xiàn)f1+FB2=Gq

把式（1）、（2）帶入（3）可以求出：q=0.717

車輛減速度：a=qg=0.717×9.8=7.03m/s2

2.3 系統(tǒng)初始壓力為8.5bar時，滿載工況下最大減速度計算：

初始氣壓為8.5bar，第一次制動時的氣壓按P1=7.5 bar計算，此處計算過程與2.2相同，同理可得：q=0.65

車輛減速度：a=qg=0.65×9.8=6.37m/s2

2.4 小結

由此我們可以看出，車輛制動系統(tǒng)壓力由8.5bar提升至10bar后，整車滿載制動時的最大減速度由6.37m/s2增大為7.03m/s2。而空載工況下由于制動時前后橋均會抱死，其制動減速度不變，在此不再詳細計算。因此，下一步我們需要驗證制動減速度增大后，對后橋推力桿受力的影響。

3 后橋推力桿受力的變化

后橋推力桿在懸架系統(tǒng)中的作用是防止中后橋的移位，如車輛制動或加速時防止橋前、后移位，其受力的變化直接影響懸架的可靠性。因此，當我們提升制動壓力，導致車輛的制動減速度變化時，推力桿的受力必然發(fā)生變化。下面，我們通過不同工況下的制動試驗來對后橋推力桿的受力進行分析。

試驗中一共安裝了四個傳感器，用于測量推力桿橫截面每平方毫米的受力大小，它們分別位于中橋上推力桿（A點）、中橋下推力桿（B點）、后橋上推力桿（C點）、后橋下推力桿（D點）。試驗又分為滿載和空載兩種狀態(tài)。故在8.5bar和10bar兩種壓力下，做對比試驗時，就形成了8組對比數(shù)據(jù)：A點空載、A點滿載、B點空載、B點滿載、C點空載、C點滿載、D點空載、D點滿載。下面就每組數(shù)據(jù)進行對比分析：

如上數(shù)據(jù)，在8組對比數(shù)據(jù)中，有兩組不增反降，它們是A點滿載和B點空載；有四組數(shù)據(jù)略有增加，增加幅度在4%以內：A點空載、B點滿載、D點空載、D點滿載；而在C點位置，增幅有所增大，C點滿載增加了17.7%，C點空載增加了6.7%。但是，從應力的數(shù)值上來看，在C點，不管是空載還是滿載，都要比B點和D點要小，特別是滿載狀態(tài)下，要小很多。

下面對數(shù)據(jù)的局部進行分析，從所有的數(shù)據(jù)上看，出現(xiàn)了兩個大于50 的數(shù)據(jù)，他們分別是：滿載狀態(tài)下系統(tǒng)壓力為8.5時，ABS失效53N/mm2，前軸失效50N/mm2。可見系統(tǒng)壓力提升后，推力桿的受力更加均衡，壓力提升前受力大的推力桿受力有所減小，而壓力提升前受力小的推力桿受力較大增加。

因此，我們可以得出制動系統(tǒng)壓力由8.5bar提升到10bar后，對推力桿的影響很小，可以滿足要求。

4 結束語

本文所介紹的整車制動減速度的計算和后橋推力桿受力變化的驗證分析方法，為整車制動系統(tǒng)壓力提升提供了理論和試驗依據(jù)。

參考文獻：

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