無軌膠輪車液壓制動系統仿真分析

劉暢

（西安航空學院，陜西 西安 710077）

基于較強的爬坡能力、轉向靈活、操縱快捷等優點，無軌膠輪車在礦井運輸業得到了廣泛的應用。論文對某型號無軌膠輪車濕式制動器液壓系統進行設計，并對無軌膠輪車液壓制動系統中行車制動過程、駐車制動過程進行研究，利用液壓仿真技術，進行建模和分析，為類似液壓制動系統的設計，提供了有效的參考方法[1-3]。

1 液壓制動控制系統總體設計

無軌膠輪車設計的液壓制動控制系統原理圖如圖1 所示。該液壓控制系統主要包含液壓齒輪定量泵、雙路充液閥、雙路制動閥、蓄能器、手柄閥、多功能型濕式制動器以及液壓油源等[4-5]。

圖1 液壓制動控制系統原理圖

2 建立液壓制動控制系統仿真模型

液壓仿真軟件AMESim 作為主流的液壓仿真軟件，不僅操作簡單，而且內部液壓元件的液壓模型庫十分健全[6-7]。因此根據所設計的液壓制動控制系統原理圖搭建的液壓仿真模型為圖2 所示。

3 仿真分析

3.1 行車制動過程仿真分析

在開始仿真前需要對部分參數進行設定，如表1 所示。

表1 行車制動設定參數

3.1.1 雙路制動閥輸出口壓力特性分析

當給踏板施加一個由0～200.5N 的線性力，然后再緩慢的釋放踏板，仿真出的曲線結果如圖3 所示，可以看出，雙路制動閥輸出壓力與踏板力增加曲線大致相吻合，說明所設計的制動系統是符合制動過程的。從圖還可以得出，前橋制動器輸出壓力略低于后橋制動器，這是因為雙路制動閥中回位彈簧對下滑閥相作用，下滑閥向下的合力比上滑閥向下的合力較小，因此有一定的延遲。該曲線能夠反映出車輛行駛過程中表現平穩。

圖3 雙路制動閥腳踏板力- 輸出口壓力動態

3.1.2 雙回路行車制動協調特性分析

經過仿真得出曲線為圖4、圖5 所示。首先進行快剎實驗，設定0.3s 壓力達到最大值，其次進行慢剎實驗，設定3s 壓力達到最大值，踏板壓力曲線如圖4 所示，圖5 是反映兩次實驗時制動器、蓄能器以及制動活塞位移變化曲線，可以得出當給踏板有一定的壓力信號時，制動器、蓄能器和制動活塞位移能夠迅速的變化相應，大約有0.2S 的延遲，這都在誤差范圍內。

圖4 雙路制動閥腳踏板受壓信號

圖5 雙回路行車制動協調特性仿真

3.2 駐車制動過程仿真分析

制動系統不僅要保證行車過程制動平穩，也要能夠滿足駐車制動的要求，駐車制動是指將制動器中的高壓油液進行內泄，回流油箱，制動彈簧恢復變形，進而實施制動，設定本系統中的蓄能器已經完成充滿高壓油液，對系統進行多次駐車制動的仿真。駐車制動設定的參數如表2 所示。

表2 駐車制動設定參數

從仿真曲線可以得出，經過多次的駐車制動試驗，蓄能器的壓力值在不斷地減小，并且前后橋制動器的壓力值變化幾乎同步。從圖6 中也可以看出，所設計的液壓系統經過連續的6 次駐車制動試驗后，蓄能器的壓力值仍然處于3MPa，得出該系統完全能夠滿足駐車系統的要求。

圖6 駐車制動仿真分析

4 結論

本論文設計的無軌膠輪車液壓制動控制系統通過AMESim完成建模后，對行車制動和駐車制動進行仿真實驗，得出相關數據，表明設計的無軌膠輪車液壓制動控制系統的合理性，為無軌膠輪車的設計提供了參考依據。