某越野車輛中央充放氣系統(tǒng)輪胎充放氣時(shí)間計(jì)算方法研究

席文進(jìn)，付興元，譚俊良

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

某越野車輛中央充放氣系統(tǒng)輪胎充放氣時(shí)間計(jì)算方法研究

席文進(jìn)，付興元，譚俊良

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展中央充放氣系統(tǒng)更多的運(yùn)用在戰(zhàn)術(shù)車輛上，充放氣時(shí)間是中央充放氣系統(tǒng)的重要指標(biāo)。本文對(duì)針對(duì)某軍用8X8戰(zhàn)術(shù)越野車輛輪胎的充放氣時(shí)間的較為精確的計(jì)算方法進(jìn)行了研究，供廣大設(shè)計(jì)工作者參考。

中央充放氣系統(tǒng) ；充放氣時(shí)間；定積氣容

CLC NO.:U463.341Document Code:A A rticle ID: 1671-7988(2014)06-74-04

前言

中央充放系統(tǒng)底盤的重要組成部分，其主要功用是在汽車停止和行駛狀態(tài)下均具有給輪胎進(jìn)行充氣、放氣、測(cè)壓和保壓的功能，以提高車輛的軟地面通過性和生存能力。包括通過性、越障性、泄氣可行駛能力、平順性、燃油經(jīng)濟(jì)性、輪胎的磨損和壽命等都得到不同程度地改善。

1、工作原理

該系統(tǒng)通過對(duì)控制面板的操作來控制控制器總成中的各個(gè)電磁閥的開啟對(duì)輪胎進(jìn)行充氣和放氣操作，達(dá)到預(yù)置值后停止充放氣。控制器總成與儲(chǔ)氣筒連接為該系統(tǒng)提供氣源，其工作原理見圖1-1。

2、系統(tǒng)布置

根據(jù)對(duì)某軍用8X8戰(zhàn)術(shù)越野車輛的中央充放氣系統(tǒng)系統(tǒng)布置（見圖2-1）。可分析得出中央充放氣系統(tǒng)中各橋充放氣管路應(yīng)相互獨(dú)立的對(duì)各橋進(jìn)行充放氣。系統(tǒng)氣源壓力保持在800kPa時(shí)，整車充放氣時(shí)間與單橋的充放氣時(shí)間理論上是一致的。

3、充放氣特性分析

由圖3-1容器充氣時(shí)的壓力-時(shí)間特性曲線可看出，當(dāng)容器中的壓力小于、等于臨界壓力P*時(shí)，則最小截面處氣流的流速將保持聲速，向被充氣容器流動(dòng)的氣體流量也將保持常數(shù)。

充填的曲線保持線性變化（見oa線）；而當(dāng)容器內(nèi)壓力大于臨界壓力P*時(shí)，因充氣速度將降低（小于聲速），流動(dòng)屬于亞聲速范圍，隨著容器內(nèi)壓力上升，流量會(huì)逐漸降低，因此從達(dá)到臨界壓力起直到充氣結(jié)束，曲線（ab線）為非線性變化。

由圖3-2容器放氣時(shí)的壓力-時(shí)間特性曲線可看出，當(dāng)容器內(nèi)壓力大于臨界壓力時(shí)，放氣最小斷面處將總保持在聲速區(qū)，但此聲速值隨時(shí)間而變化，所以放氣的流量也是變化值，曲線（ab段）為非線性變化的，當(dāng)容器內(nèi)壓力P

4、計(jì)算依據(jù)分析

定積氣容等溫充氣時(shí)間的計(jì)算：當(dāng)充氣過程持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，腔內(nèi)氣體可與外界進(jìn)行充分的熱交換，使得腔內(nèi)氣體溫度保持不變，即，T=TS這種充氣過程稱為等溫充氣過程，在等溫充氣過程中，氣流通過進(jìn)氣孔口的時(shí)間很短，來不及熱交換，且不計(jì)摩擦損失，仍可視為等熵流動(dòng)

定積氣容等溫充氣過程中從壓力P1到壓力P2為止的等溫充氣時(shí)間為：

式中 V——定積氣容的容積（m3）；

TS——充氣氣源的絕對(duì)溫度（K）

PS——?dú)庠吹慕^對(duì)壓力（MPa）

S——充放氣孔口有效截面積（m2）。

S=μA （2）

式中 μ——流量系數(shù)，參見參考文獻(xiàn)1手冊(cè)圖24.1-3可查出

A——管道的名義截面積（2m），

函數(shù)值φ1(p/pS)可由圖4-1直接確定

定積氣容等溫放氣時(shí)間的計(jì)算：當(dāng)氣容放氣很緩慢，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，室內(nèi)氣體通過器壁能與外界進(jìn)行充分的熱交換，使得容器內(nèi)氣體溫度保持不變，即T=TS，這種放氣過程稱為等溫放氣過程，在等溫放氣條件下，氣流通過放氣孔口的時(shí)間很短，來不及熱交換，且不計(jì)摩擦損失，仍可視為等熵流動(dòng)

在等溫條件下從壓力P1到壓力P2為止的等溫放氣時(shí)間為：

式中 V、S的意義和單位與式（1）同；

TS——容器中空氣的初始絕對(duì)溫度（K）

Pa——容器外的絕對(duì)壓力（MPa）

pa/p ——孔口下游與上游的絕對(duì)壓力比

當(dāng)0

當(dāng)0. 528

輪胎的充放氣過程中輪胎和管道內(nèi)部的氣體溫度與外界進(jìn)行了充分的熱交換，在此過程中可溫度的變化很小，充放氣過程可等同為定積氣容等溫狀態(tài)。可依據(jù)以上的公式計(jì)算。

5、系統(tǒng)充放氣時(shí)間計(jì)算

5.1 充氣狀態(tài)

已知：輸送氣體壓力為800kPa，空氣溫度為25℃，輪胎的初始?jí)毫?00kPa，輪胎最終壓力為500kPa，輪胎容積為327L，氣門嘴處管道直徑4.5mm。

求：在此環(huán)境下給輪胎充氣的時(shí)間。

解：按式（2）計(jì)算有效截面積，

結(jié)論：在輪胎無載荷，不考慮輪胎在胎壓發(fā)生變化時(shí)的體積及溫度變化的影響，系統(tǒng)氣壓始終保持在800kPa時(shí)，單輪充氣時(shí)間約2分52秒，單橋充氣時(shí)間為5分44秒。

5.2 放氣狀態(tài)

已知：空氣溫度為25℃，輪胎的初始?jí)毫?00kPa，輪胎最終壓力為200kPa，輪胎容積為327L，氣門嘴處管道直徑4.5mm。

求：在此環(huán)境下給輪胎放氣到規(guī)定氣壓下的時(shí)間。

解：按式（2）計(jì)算有效截面積，

結(jié)論：在輪胎無載荷，不考慮輪胎在胎壓發(fā)生變化時(shí)的體積及溫度變化，單輪放氣時(shí)間約4分44秒，單橋放氣時(shí)間為9分24秒。

6、充放氣時(shí)間校正

因系統(tǒng)中各橋充放氣管路相互獨(dú)立，在保證氣源壓力維持在800kPa時(shí)，理論上整車充放氣時(shí)間與充放氣時(shí)間最慢的橋充放氣所用時(shí)間一致。但根據(jù)中央充放氣系統(tǒng)的工作原理，在充氣、放氣的過程中要不斷的中斷充氣、放氣以檢測(cè)輪胎中的氣壓，這樣就增加了充氣、放氣時(shí)間。因此整車充放氣時(shí)間必須修正，用中央充放氣工作原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的修正系數(shù)對(duì)整車充氣、放氣時(shí)間進(jìn)行修正，得出；

整車放氣時(shí)間：

式中t充單橋充氣時(shí)間；

t放單橋放氣時(shí)間；

k1充氣修正系數(shù)值取2.1；

k2放氣修正系數(shù)值取1.3。

整車充氣時(shí)間為12分05秒，整車放氣時(shí)間為12分18秒。

7、結(jié)論

不考慮輪胎在胎壓發(fā)生變化時(shí)的體積及溫度變化，把充放氣過程等同為定積氣容等溫狀態(tài)。所以得出的結(jié)論如下；

系統(tǒng)氣源壓力保持在800kPa時(shí)，輪胎由200kPa充至500kPa氣壓時(shí)，單橋充氣時(shí)間為5分44秒；整車充氣時(shí)間約為12分05秒。

輪胎由500kPa放至200kPa氣壓時(shí)，單橋放氣時(shí)間為9分24秒；整車放氣時(shí)間約為12分18秒。

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》4卷 新版，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著。機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8.

[2]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》5卷 第四版，主編 成大先。 化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1.

前五月中國(guó)汽車銷量同比增9% 自主品牌份額下滑

Prior to May car sales up by Chinese independent brand share fell by 9%

6月10下午，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了最新的汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)。1-5月中國(guó)汽車產(chǎn)銷分別完成992.80萬(wàn)輛和983.81萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)9.4%和9%，增速比上年同期分別下降4.1和3.6個(gè)百分點(diǎn)。自主品牌市場(chǎng)份額持續(xù)下滑。

數(shù)據(jù)顯示，今年5月，汽車產(chǎn)銷分別完成197.58萬(wàn)輛和191.12萬(wàn)輛，比上月分別下降4.4%和4.6%，比上年同期分別增長(zhǎng)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
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

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

席文進(jìn)，就職于陜西重型汽車有限公司。