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摘 要：本文建立了4×4轮式车辆全液压制动系统，对主要部件进行选型和匹配设计，试验台架验证了全液压制动系统多次制动的有效性和制动踏板感觉一致性。

关键词：全液压制动;行车制动;制动标准

1 4×4轮式车辆全液压制动系统总体方案设计

行车制动的双回路制动系统方案由油箱、液压泵、充液阀、蓄能器、行车制动阀和制动管路等组成。工作过程描述：液压泵输出的液压油通过充液阀向蓄能器供油，蓄能器油压不断上升，当升至充液阀上限压力值时，充液阀停止充油，蓄能器保持这个压力不变，液压泵的出油用于液压系统散热。实施制动的过程就是蓄能器释放能量的过程。此时蓄能器内的液压油压力随之降低。连续踩下制动踏板，当压力降至充液阀下限压力值时，充液阀内的压力补偿开关打开，液压油通过充液阀又开始向蓄能器充油，直至蓄能器再一次达到充液阀充油上限压力。如此反复，蓄能器压力始终保持在充液阀充油的上、下限压力值之间，确保制动的平稳可靠。安全阀的作用是限定最高蓄能压力。在蓄能器制动系统中还设置了一个低压报警开关，当蓄能器压力降至报警开关设定的报警压力值时，报警开关接通警报蜂鸣器或指示灯，发出警报，提示停车检查。该系统为双回路形式，前两桥和后两桥各自并联为一个回路，若其中任何一路的元件出现故障，另一路仍可正常工作，而且当动力源失效时利用蓄能器储存的液压能还可以制动若干次;多个蓄能器之间也是相互保护的，不会因其中一个蓄能器出故障导致其它蓄能器失效，使整车制动更安全可靠。

2 主要部件设计和匹配计算

2.1 行车制动器

行车制动器的制动力矩需要满足整车制动安全性的要求，其大小和車辆的轴荷、车轮半径和制动减速度等相关。由于地面制动力是滑动摩擦力的约束反力，在不考虑轴荷转移的情况下，制动器制动力矩M大小近似取值为：

M=u*W*r

式中， u为地面附着系数，w为车轮载荷，r为车轮的滚动半径。在车轮载荷为2500kg、车轮滚动半径为0.5m、地面附着系数为0.85m时，车轮制动力矩约为10412N.m。

行车制动器采用双缸液压盘式制动器，其制动力矩可表示为：

M=2*Fb*μ*Rdis

式中，Fb为制动卡钳的夹紧力，μ为摩擦副摩擦系数，Rdis为等效摩擦半径。在行车制动器制动力矩为10412N.m，等效摩擦半径为0.155m，制动器卡钳活塞直径为80mm时，系统的工作压力约为10MPa。

2.2 双回路制动阀

双回路液压制动阀是一种带踏板直动式串联三通型比例减压阀。减压阀出口的压力变化与通过踏板角度变化或者套筒运动行程变化是一一比例对应的，并且踏板的最大角度变化或者套筒的最大行程限制住制动压力的最大值。当这个串联式制动阀的其中一联制动失效时，剩下的那一联还能正常工作，这样大大增强了行车制动的可靠性。选用双回路制动阀的减压输出稳定压力为10MPa。

2.3 充液阀

充液阀充液下限须大于满足5次制动后的所需最小制动压力的10%左右，即：下限主要根据制动系统的压力来确定。

2.4 蓄能器容积

当蓄能器的压力充压到最高时，如果油泵停止工作，踩动制动阀，使蓄能器压力降至制动阀所需的最低压力，踩动踏板的次数应不少于5次。设蓄能器的有效排液量为ΔV，是该蓄能器供油的制动轮缸总排量Vi与后备制动次数5的乘积，考虑到系统泄漏，由下式表示：

ΔV=ka·5·Vi

式中：ka=1.2一泄漏系数。Vi为前桥轮缸需要的液体总排量，Vi=4·2πr2·2=40.4mL。

3 全液压制动系统试验验证

操作脚制动阀进行制动，试验时记录各压力和角度的对应变化值，并根据数据采集器收集的制动曲线进行数据分析。

图1 连续多次前后回路压力变化图

由测试曲线可以看出：（1）随着制动次数的增加，系统压力从最高压力15MPa逐渐下降，并且始终高于轮缸工作压力; （2）各次制动踏板的受力可能存在较大的差异，但是轮缸稳定压力几乎不变。前者保证多次重复制动的有效性，后者保证了多次制动的制动踏板感觉一致性。

4 结论

全液压制动系统的制动响应速度和系统阀件的结构和性能相关，关于充液阀和双回路制动阀在流量和压力传递特性，需要进一步深入研究。

参考文献：

[1]刘惟新等.汽车设计[M].清华大学出版社，2001年7月.

[2]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2003年1月.