制动特性对修井机制动性能关系影响*

游车制动产生的动载荷是造成修井机井架振动冲击甚至过载失效的根源,针对制动特性与制动性能关系的研究有待深入。目前对修井机制动性能的研究多为基于单个零部件的摩擦分析,难以完全满足制动系统性能优化、评价的需要。以油田小修作业机制动系统为研究对象,基于刚体动力学理论研究不同制动特性对整机制动性能的影响,利用正交试验法分析不同工况下制动参数与制动性能的关系。研究发现：采用正矢制动特性时游车大钩制动加速度曲线优化明显,制动力矩增长率及最大制动力矩是影响制动性能的关键因素,因此正常制动力矩增长率控制在2000-3000N·m·s-1,最大制动力矩取15-20kN·m时,能满足现场制动时间与效率的最优解。     

后驱全电独立驱动-制动电动车横摆稳定性控制

考虑基于传统液压制动的横摆稳定性控制(YSC)应用于全电独立驱动-制动电动车受到的限制和电子机械制动(EMB)应用于电动车的优势,提出了基于全电耦合制动和遗传PID算法的YSC控制方案,基于Matlab/Simulink搭建了仿真平台,通过阶跃路转向工况进行了验证。仿真结果表明:无YSC控制时,整车会因横摆角速度过大而失稳;有YSC控制时,整车横摆角速度被控制在目标值附近,整车未失稳。在控制过程中,EMB工作时间减少3.93s,占总工作时间的88.9%;最大制动力矩需求可减小495N·m,占总制动力矩的67.6%,这为优化EMB提供了途径。另外,控制过程中除减少了EMB能耗外,后左和后右轮毂电机系统可回收能量31.25kJ,节能效果显著。此项研究可为优化EMB制动和进一步减少电动车整车能耗提供新思路。     

后驱全电独立驱动-制动电动车横摆稳定性控制

考虑基于传统液压制动的横摆稳定性控制(YSC)应用于全电独立驱动-制动电动车受到的限制和电子机械制动(EMB)应用于电动车的优势,提出了基于全电耦合制动和遗传PID算法的YSC控制方案,基于Matlab/Simulink搭建了仿真平台,通过阶跃路转向工况进行了验证。仿真结果表明:无YSC控制时,整车会因横摆角速度过大而失稳;有YSC控制时,整车横摆角速度被控制在目标值附近,整车未失稳。在控制过程中,EMB工作时间减少3.93s,占总工作时间的88.9%;最大制动力矩需求可减小495N·m,占总制动力矩的67.6%,这为优化EMB提供了途径。另外,在控制过程中,除了减小了EMB能耗外,后左和后右轮毂电机系统可回收能量31.25kJ,节能效果显著。相关研究可为优化EMB制动和进一步减少电动车整车能耗提供新思路。     

后驱全电独立驱动-制动电动车横摆稳定性控制

考虑基于传统液压制动的横摆稳定性控制(YSC)应用于全电独立驱动-制动电动车受到的限制和电子机械制动(EMB)应用于电动车的优势,提出了基于全电耦合制动和遗传PID算法的YSC控制方案,基于Matlab/Simulink搭建了仿真平台,通过阶跃路转向工况进行了验证。仿真结果表明:无YSC控制时,整车会因横摆角速度过大而失稳;有YSC控制时,整车横摆角速度被控制在目标值附近,整车未失稳。在控制过程中,EMB工作时间减少3.93s,占总工作时间的88.9%;最大制动力矩需求可减小495N·m,占总制动力矩的67.6%,这为优化EMB提供了途径。另外,在控制过程中,除了减小了EMB能耗外,后左和后右轮毂电机系统可回收能量31.25kJ,节能效果显著。相关研究可为优化EMB制动和进一步减少电动车整车能耗提供新思路。     

轿车电磁制动与摩擦制动集成系统的性能试验

利用所研制的电磁制动与摩擦制动集成系统试验台,进行了不同空气间隙、不同最大通电电流、不同电磁制动器线圈匝数以及不同制动盘材料时的集成系统联合制动力矩对比试验,研究了联合制动力矩、电磁制动力矩与摩擦制动力矩三者关系以及各参数对电磁制动与摩擦制动集成系统的影响.结果表明:气隙、电磁线圈通电电流、电磁线圈匝数以及制动盘材料等均对集成系统总制动力矩大小造成影响;综合考虑性能、安装2方面因素,可以选择的参数为气隙2 mm,电磁制动器线圈的最大通电电流为15 A,电磁线圈匝数为820×4,制动盘材料采用铜材质;对于整车总质量超过1 200 kg的车辆,线圈最大通电电流可以增大至25 A.     

单轴解耦式复合制动系统的控制策略及试验验证

针对吉林大学自主开发的基于传统ESC液压调节单元的单轴解耦式制动能量回收系统,开发了固定分配系数的串联控制策略,进行电机制动力和液压制动力的协调控制.将制动能量回收控制算法集成在制动控制器中,编写控制策略并进行实车试验.试验结果表明,以60 km/h的初速度分别进行协调制动、叠加80 N·m电机力矩制动和叠加50 N·m电机力矩制动,能量回收率分别达24.84%、17.38%和10.28%,并且协调制动过程中车辆加速度与制动踏板保持稳定,驾驶员没有制动变"软"的感觉,说明所提出的控制策略能够提高制动能量回收率,并且保证制动踏板感觉.     

基于制动控制器的磁流变制动器性能

本文主要对基于制动控制器的磁流变制动器性能进行探究.对磁流变制动器进行结构设计和仿真优化,得出制动器的最优结构,并基于Arduino开发板与L9349功率驱动芯片设计了磁流变制动控制器.为探究基于制动控制器的制动器制动性能,分别进行了不同阶跃信号规律、正弦信号规律的制动力矩跟随实验和制动减速度实验.实验结果得出制动器的响应时间约在40ms,控制系统滞后时间约为70ms,制动力矩在跟随过程中滞后时间约为20ms,与液压制动系统相比具有较快的制动响应.本研究对磁流变制动器的发展和应用奠定了基础.     

基于系统效率优化的电液复合制动协调控制

为了进一步提高混合动力汽车电液复合制动系统协调性能和制动能量回收率,以一款新型双电机插电式混合动力汽车(PHEV)为研究对象,针对电机制动系统和液压制动系统工作特性的不同,提出符合其电液复合制动系统耦合工作特性的制动能量分配与控制策略。在保证制动安全性的前提下,以最大程度利用电机再生制动力为目标,建立电机损耗模型及可动态控制压力的液压制动系统模型,模拟实际电液复合制动系统的工作特性,通过控制电机制动系统电流实现损耗最小,并且调节速比实现电机与无级变速器(CVT)联合工作效率最优。利用比例-积分-微分(PID)控制调节液压制动系统高速开关阀,实现轮缸压力动态协调控制。制定基于阈值实时优化的制动力分配策略及基于制动强度修正的协调控制策略,利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真平台对电机、液压制动系统及传动系统建立整车动力学模型,通过对连续制动及制动突变等制动工况进行联合仿真试验验证该控制策略的性能。研究结果表明:该控制策略可充分发挥双电机制动回收系统的优点,大幅提高制动能量回收率,有效兼顾汽车的制动安全性和平顺性,减小制动力波动;初速度为60 km/h,制动强度由0.6突变至0.3时,最大冲击度由93.36下降为17.52 m/s~3,满足汽车平顺性的要求;在城市车辆排放测试(UDDS)循环工况下,实际能量回收功率最高可增加0.32 kW。     

电磁与摩擦制动集成系统切换控制策略

为了研究电磁与摩擦集成制动系统中不同制动模式之间的协调关系,在分析不同制动模式的基础上,以充分利用电磁制动,尽量减少传统摩擦制动导致的磨损、噪声等危害以及保证切换过程中的制动舒适性为原则,制定了集成制动系统不同制动模式的切换控制策略,该切换控制策略包括:制动力矩管理策略和力矩协调控制策略.在所有可能的切换工况中选取了2种有代表性的工况,并在Matlab/Simulink和Matlab/Stateflow仿真平台上进行了仿真研究.结果表明:在满足制动要求的前提下,切换控制策略改善了传统摩擦制动的工作条件,并且能够有效地保证模式切换过程中的制动舒适性,提高了整车的制动性能,切换控制策略是有效和可行的.     

重载列车电控空气制动系统纵向冲动影响分析

应用电控空气(ECP)制动系统与纵向动力学联合仿真系统研究制动初速度、车钩间隙以及坡道坡度等对列车纵向冲动的影响规律,并分析纵向冲动与车辆速度差之间的内在联系.结果表明:制动初速度对列车纵向冲动无明显影响,而坡道坡度影响最显著,其次是车钩间隙;列车最危险的制动位置是列车前3/8处于坡道上、其余在平直道上,并且该制动位置不随制动初速度、坡道坡度以及车钩间隙的变化而变化;当压(拉)钩力超过2 000kN时,最大压(拉)钩力与该车钩所对应的最小(大)速度差呈线性相关;一阶滤波后的速度差控制在-0.25~0.25 m·s~(-1)时最大压(拉)钩力大于2 000kN的概率不足5%.     

下运带式输送机液压制动系统的试验研究

针对下运带式输送机液压制动系统的不同运行工况和动态特性,设计了实验室试验系统,介绍了试验的原理和步骤,分别模拟试验了液压制动系统的空载发热、最大制动力矩、正常制动、超速调速制动等不同的运行工况,并对制动系统的压力、转矩以及油液温度进行实时检测。试验结果表明:该液压制动系统有很好的制动效果,且具有控制智能化、发热小、响应迅速、冲击较小等优点,能够满足下运带式输送机各工况制动性能的要求。     

车辆制动稳定性的模糊协调控制

降低车辆的横摆力矩对改善车辆制动稳定性具有重要意义。在分析车辆制动时轮胎与路面接触力学特性的基础上,推导出横摆力矩与前轴两侧车轮的加减速度差、制动轮缸压力差之间的相互关系,提出了一种基于车轮加减速度差来对制动轮缸压力进行模糊协调调节,从而提高制动稳定性的控制方法。参照国家标准,在不同条件下进行道路试验。道路测试表明,相对于各个车轮独立控制,模糊协调控制降低了车辆横摆力矩,改善了车辆的制动稳定性,是一种新的有效的控制方法。     

线控制动单轮失效下制动力优化分配控制策略

针对线控制动系统单轮制动失效时车辆制动稳定性控制问题,提出了协同线控转向和线控制动系统的制动力优化分配控制策略.为了最大程度满足驾驶员的制动期望,采用二次规划方法初始分配剩余三轮制动力;为防止车辆因制动力重构产生横摆或跑偏,采用滑模控制方法设计前轮转向控制器;考虑前轮转向对轮胎纵向力的影响,建立基于魔术公式的轮胎侧向力数学模型,基于二次规划方法实时优化轮胎在侧偏纵滑工况下的制动力.联合Simulink和Carsim进行了仿真实验分析,结果显示车辆的横摆角速度快速收敛为0,侧向跑偏距离均小于0.1 m.结果验证了本文提出的制动力优化分配控制策略在不同的制动工况下均能提高单轮制动失效车辆的制动稳定性.     

急刹车情况下汽车防抱死制动性能影响因子分析

采用传统方法对急刹车情况下汽车防抱死制动性能进行研究时,通常将车轮转速作为影响因子确定车轮转速阈值,效率不高。提出一种新的汽车防抱死制动性能影响因子,通过对制动器摩擦力矩所需的力、地面制动力、地面附着力等进行分析,完成急刹车情况下汽车防抱死制动过程中受力分析。通过对急刹车情况下汽车防抱死制动过程中车轮滑动程度、滑移率和轮胎侧偏角等进行分析,完成汽车防抱死制动性能影响因子分析过程。依据汽车横向稳定性、控制误差、轮胎特性变化,以及车辆运动状态和路面条件等,对汽车防抱死制动过程中滑移率和轮胎侧偏角之间的关系进行描述,实现滑移率的实时控制,保证制动过程中的附着力,提高汽车防抱死制动性能。实验结果表明,依据实际情况实时改变滑移率,保证高附着系数,对汽车防抱死制动性能有积极的影响。     

电动汽车混合制动自适应控制研究

针对电动汽车混合制动,根据车辆纵向动力学模型,建立包括制动监视器、滑移率调节器以及力矩分配器的电动汽车混合制动自适应控制系统。制动监视器实时检测车辆状态,并在滑移率突变情况下触发制动综合控制系统。滑移率调节器在充分考虑轮胎-路面非线性接触特性的基础上,自适应计算车辆当前所需的最优制动力矩,并通过动态设置初值,解决制动控制系统触发过程中存在的制动力矩不连续问题。力矩分配器则根据电机制动及摩擦制动执行器特性对车轮制动力矩进行分配。使用MATLAB/Simulink和Car Sim进行联合仿真,结果表明,该方法有效地使滑移率确定在期望值,制动力矩输出连续,提高了电动汽混合制动的性能。     

混合动力汽车制动控制策略研究

混合动力汽车的制动是在液压制动力矩和能量回收制动力矩协同工作下完成的。在分析多种制动策略基础上,文章提出了基于门限值控制和模糊控制的制动策略,以实现制动力矩的动态分配,在保证汽车制动稳定的前提下,实现制动能量最大程度的回收;仿真结果表明,该控制策略能够达到较理想的制动效果。     

基于Ansoft的农用车电磁式制动系统磁场分析

由于农用运输车辆工作环境复杂,出现涉水涉沙路况易导致制动失效.为此,将传统的气压式或液压式的农用运输车制动系统改装为电磁式制动系统将是可行的方法.根据麦克斯韦方程,结合系统结构推导出制动力矩公式,并利用Ansoft Maxwell 2D/3D软件对其进行磁场分析.分析结果表明,电磁式制动系统能产生的制动力矩Tb为242 N.m,对于总重量在2~3 t的农用车辆制动时,能起到有效的辅助制动作用.     

盘式制动器铜基摩擦片摩擦制动特性的实验研究

为了研究盘式制动器铜基摩擦片与制动盘的摩擦制动特性,分析了盘式制动器制动原理。通过对铜基摩擦片的摩擦特性进行实验,探讨了不同制动速度以及制动压力下摩擦系数和磨损率的变化规律。研究结果表明:制动压力为30 N时,摩擦系数随时间逐渐增大并趋于稳定,稳定后的平均值为0.46;磨损率随制动压力增加而增加,随制动速度的增加而减小;此外,制动压力为30 N、制动速度为80 mm/min时,达到实验中的最佳制动效果。     

2万t组合列车制动稳钩能力分析

为了研究重载机车制动安全性问题,以大秦线上运行的2万t级组合列车为例,对其采用的LAF车钩受纵向制动压钩力作用下的复位原理进行分析．在充分考虑钩缓装置的各种位移、刚度特性的基础上,建立了钩缓装置的动力学模型,并将其应用到以HXD2机车牵引万t级列车模型中．对承受纵向压钩力时重载机车的动力学问题,尤其是安全性问题进行了研究．分析表明,HXD2机车上所采用的2种车钩均采用钩肩稳钩与车体稳钩相结合的方式提供车钩的复位力矩．通过动力学仿真研究了不同车钩自由偏转角时,机车所能承受的最大纵向压钩力,结果表明,随着自由偏振角的增大,机车所能承受的最大纵向压钩力不断降低．当机车具有的自动复位力矩可以满足直线运行安全性时,其曲线上制动的安全性也能得到保证．指出车钩纵向压钩力的存在与机车轮缘磨耗有很大关系,钩缓装置的复位能力不足会显著增大轮缘的偏磨．     

车辆转向时制动防抱系统的仿真研究

考虑到车辆转弯制动时车轮法向载荷以及回正力矩的影响 ,建立了汽车弯道行驶的 8自由度整车模型。用该模型对车辆转弯制动时的车速与轮速的变化、制动器制动力矩的变化进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,考虑车辆转弯特性的 ABS控制系统在弯道制动时取得了很好的控制效果 ,对开发和改进 ABS系统有一定的意义