液粘制动器液压系统仿真与试验分析

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液粘制动器基于牛顿内摩擦理论，靠主、被动摩擦片间的差速引起的油膜剪切力产生制动扭矩。与传统制动器相比，液粘制动器具有扭矩可调、制动平稳 、温升低 、体积孝寿命长等优点。因此，它特别适用于要求调控扭矩和防爆的制动诚 。

本文针对某公司生产的4R型液粘制动器提出了- 种液压控制系统，基于 AMESim软件对此液压系统进行了仿真分析和试验研究，为系统的维护和改进提供 依据1 液粘制动器液压系统工作原理液粘制动器液压系统如图1所示。油液经粗过滤器分别进入液压泵7、13，液压泵 7出口的压力油经过精过滤器、单向阀5流入节流阀 1，节流阀 1的作用是调节进入两摩擦片问润滑油的流量。经液压泵 13的压力油通过精过滤器 12和单向阀 11进入系统，液控单向阀 l4连通连接系统与比例溢流阀 15，当液压泵止常供油在精过滤器出口处形成压力时使之连通，使比例溢流阀起调压作用。正常T作时电磁换向阀4、l6电磁铁通电，阀芯处于上位，系统正常输出压力。

存系统突然断电的情况下，液压泵停止转动，液控单向阀 14将比例溢流阀 15与系统隔断。此时电磁换向阀4、16电磁铁断电，阀芯处于下位，蓄能器 9中的油液- 部分经电磁换向阀14、节流阀 10进入润滑系统，保证摩擦片间液体的正常润滑与冷却。同时保证控制油缸内的压力缓慢下降，减小扭矩突然变化对系统的冲击 。

1、10、18.节流 2、l7.溢流 3油稍 4、16.电磁换 问5、l1.耳l向lJi6、12.精过滤器 7、13.液J 泵 8.相过滤器9.蓄能器 l4.液控单向阀 15.比例溢流图1 液粘制动器液压系统2 液粘制动器液压系统仿真分析2.1 基于AMESim液压系统模型的建立AMESim提供了液压元件库(Hydraulic libraD")，从该库中选取所需液压元件可以方便地建立液粘制动器的液压系统，如图2所示。

2.2 液粘制动器液压 系统性能分析(1)系统阶跃响应。如图3所示，从0 S开始系统压力迅速上升，当压力达到5 MPa时，达到了蓄能器充气压力，蓄能器开始充液。2.5 S时蓄能器充满液体，系统达到最大压力 10 MPa。如图4所示，液粘制动器收稿日期：2012-07-02作者简介：宋宝成(1987- )，男，江苏徐州人，硕十存读 ，要研究方向为电液控制。

2013年第l期 液压与气动 27润滑回路的流量上升很快，在 0.4 S时即达到流量最大稳态值 19.2 L/min。

图2 液粘制动器液压系统 AMESim模型时间/s图 3 液粘制动器压力控制回路出口压力变化曲线-2Oll510s时间/s图4 液粘制动器润滑回路流量曲线(2)突然断电时系统性能。设置 5 S时系统断电。如图5所示，曲线 1、2、3分别对应节流孔口直径为 1.6 mm、2 mm、2.4 mm∩见，节流孔直径越小系统压力回落时间越长，润滑流量越校这主要是由于节流孔越小，蓄能器中流出的液体通过节流阀时流速越慢，全部流回油箱的时间越长，系统压力维持的时间也就越长。

i5垂i- 2O-c 15鲁103 液粘制动器液压系统试验研究3.1 液粘制动 器试验 台试验台制动系统如图6所示。液压马达 1通过联轴器2与扭矩传感器3相连，扭矩传感器输出轴经联轴器4与液粘制动器5相连。

-i图6 液粘制动试验台实物3.2 液粘制动器控制试验(1)开环控制试验 系统最初输出转速约为 175r/rain。设定液压系统控制压力为 1 MPa、2.8 MPa、3.8 MPa，得到制动曲线如图 7所示，制动时间分别约为7 S a5 S、2 S∩见控制压力越大，系统制动时间越短，这是因为控制压力越大摩擦片间隙越孝油膜厚度越小，制动扭矩越大。实验中发现当控制压力大于3.8 MPa时，系统的制动曲线基本不变，这说明当控制压力达到 3.8 MPa时主动与被动摩擦片已完全贴合。

晕蠢蜱时间/lOO msa)1MPa制动曲线250- 200。重150诗100稗 5O0时间/100 msb)2.8 MPa制动曲线9时间/100 msc)3.8 MPa制动曲线图7 开环控制制动曲线(2)闭环控制试验 采用 PID控制，经过反复调试，当比例系数 取 1.5、积分系数K取0.07、微分系数 取0时，制动曲线如图8所示。光滑曲线为给定速度曲线，波动曲线为实际制动速度曲线∩以看出，与开环控制相比，闭环PID控制的控制效果是明显的。

。lIⅢ-J 辱毒28 液压与气动 2013年第 1期工程车辆节能型电液动力制动系统试验研究赵 方，林慕义，陈唐建，曲文峰Experimental Research of Energy-eficiency Electr--hydraulic PowerBraking System of Engineering VehiclesZHAO Fang，LIN Mu-yi，CHEN Tang-jian，QU Wen-feng( 京信 氡科枯大学 机 由T稗学 院 . 京 100192)摘 要：节能型电液动力制动系统将再生制动能量重新应用于动力制动系统，实现了能量的高效利用 、为研究该系统的动态特性及主要参数对系统的影响规律，设计了系统的台架试验。在原有电液动力制动系统的基础上，增加了能量回收系统、动力调节拈等，用solidworks三维软件进行布置后，建立了试验台 通过试验，模拟了动力调节过程和电液制动过程，获得了系统的动态特性，为系统的设计与理论分析提供了依 据 。

关键词：电液动力制动系统；台架试验；动力调节拈；节能型中图分类号：TH137；U463.5 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)01-0028-04引言对于轮式lr程车辆，从气顶液到全动力液压制动冉到线控制动是制动系统的发展趋势。而线控制动中的电液制动是实现制动系统电子化的第-步 J。工程车辆采用电液动力制动以后，很容易通过电液制动阀的蒯压特性实现与能量再生系统的匹配和联合控制，只是需要调整控制方法 与策略以确保车辆的实际响应速度，另外需要增设动力调节与控制系统。

将冉生制动能量用来为动力制动系统提供动力可、 、 、 · - - 、 e !- 弋 !- - 4 i4 !- 4 弋 !- - !实现能量的高效利用，构成节能型电液动力制动系统，为研究这-系统的动态特性需要进行系统的台架试验。本文将基于节能型电液动力制动系统的 r作原理建立可模拟该系统T作过程的试验台架。通过改变系收稿 日期：2012-06-28基金项 目：北京市教委科研基地-科技创新平俞-新能源乍辆技术研究开发平台项 目(PXM2012014224000023)作者简介：赵方(1986～)，女，河北石家庄人，在读硕 上，j二要从事电液动力制动问题的研究 工作。

制动时间大约为4 S，制动过程的后半段输出速度能很好地跟随设定速度曲线，制动过程前半段输入转速下降缓慢，这主要是由于控制压力较低，液粘制动器内两摩擦片间隙较大，输 扭矩较小；随着闭环控制作用的提升控制压力逐渐升高，液粘制动器内摩擦片间隙逐渐减小，输 扭矩逐渐增大，马达转速逐渐降低。

图8 闭环控制制动曲线- - # - - 、 、 ! # 4 结论通过仿真分析和实验研究，证明本文提出的液系统具有较好的响应速度和稳定性，适用于液粘制动的T况要求。通过优化系统参数和控制策略，n丁以进- 步改善液粘制动器的工作性能。