電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書(shū)

1、電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書(shū)江鈴產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心管理標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書(shū)版本換版/修訂記錄編制/修 訂人批準(zhǔn) 人生效日 期2014-發(fā)布2014- 實(shí)施江鈴產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心根據(jù)已有電動(dòng)真空泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算電動(dòng)真空泵各項(xiàng)性能參數(shù)，保證制動(dòng)系統(tǒng)能正常運(yùn)行，符合克服使用要求并且經(jīng)濟(jì)、可靠。本標(biāo)準(zhǔn)由產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心提出，綜合管理部歸口 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：本標(biāo)準(zhǔn)審核人：本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)人：江鈴產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心管理標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書(shū)1 概述對(duì)于純電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)由于沒(méi)有真空動(dòng)力源而喪失真空助力功能 , 僅由人力所 產(chǎn)生的制動(dòng)力無(wú)法滿足行車(chē)制動(dòng)的需要 , 因此需要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)真空助力裝置進(jìn)行改 制 , 而改制的

2、核心問(wèn)題是產(chǎn)生足夠壓力的真空源。以往研究人員解決此問(wèn)題的方法 主要是憑借經(jīng)驗(yàn)選擇一個(gè)具有足夠排氣量的電動(dòng)真空泵。但是 , 考慮到行車(chē)時(shí)制動(dòng) 的可靠性及能源的節(jié)約 , 有必要對(duì)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行合理的分析計(jì)算 , 以此為電動(dòng)真空泵的選擇或設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。因此對(duì)其真空助力制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析 , 在保證制動(dòng)性能的前提下 , 設(shè)計(jì)出 合理的所需真空度 , 為電動(dòng)真空泵的選型提供理論依據(jù)。2 電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)2.1 電動(dòng)真空泵的選擇2.1.1 根據(jù)整車(chē)低壓電源供電，電動(dòng)真空泵采用 12V 直流電源。如電動(dòng)真空 泵采用直接相連的方案 , 一旦真空泵接通 12V 電源，真空泵就開(kāi)始持續(xù)工作，

3、這 樣的工作情況比較苛刻，根據(jù)整車(chē)道路試驗(yàn)情況，電動(dòng)真空泵容易出現(xiàn)損壞的情 況。2.1.2 真空泵是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的安全部件 , 為保證電動(dòng)汽車(chē)的易操縱性和安 全性, 考慮到真空助力制動(dòng)系統(tǒng)中真空泵的壽命 , 電動(dòng)真空泵的結(jié)構(gòu)選擇為有刷 電動(dòng)真空泵。2.1.3考慮真空系統(tǒng)能源的消耗，綜合整車(chē)低壓供電與 DCD輸出功率計(jì)算結(jié) 果，建議電動(dòng)真空泵功率不大于50W為減少整車(chē)質(zhì)量以及同功率電動(dòng)真空泵重量 經(jīng)驗(yàn)值，電動(dòng)真空泵的毛重不大于 2.8Kg。2.1.4根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)上所需的真空泵排氣量,選擇排氣量39L/min的電動(dòng) 真空泵。2.1.5 采用真空泵控制單元 , 根據(jù)對(duì)該真空泵試驗(yàn)分析和實(shí)際的汽車(chē)操

4、縱需要, 使用合適的真空壓力延時(shí)開(kāi)關(guān) , 對(duì)真空泵做出實(shí)時(shí)關(guān)閉或開(kāi)啟指令；2.1.6增加控制單元后，須配備2L真空儲(chǔ)能罐，以保證汽車(chē)操縱及汽車(chē)安全的需要。由此，電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖1所示。圖1電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)2.2控制策略真空泵采用間歇性工作的模式，給真空泵配備一個(gè)控制單元，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和計(jì) 算結(jié)果，該控制單元的控制策略定為：接通汽車(chē)12V電源，壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，真空泵大約工作30秒后開(kāi)關(guān)斷 開(kāi),此時(shí)真空罐內(nèi)壓力大約為-80kPa;當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到-50kPa時(shí),壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)再次閉合；當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到大約-30kPa時(shí)，壓力報(bào)警器發(fā)出信號(hào)；如果真空泵控制開(kāi)關(guān)有很明

5、顯的短時(shí)間開(kāi)啟和關(guān)閉，說(shuō)明發(fā)生了泄漏。根據(jù) 這個(gè)控制策略，設(shè)計(jì)的間歇性真空發(fā)生系統(tǒng)。因此，真空泵的最大真空度要求大于-0.085MPa,工作真空度應(yīng)在-0.050 -0.080MPa之間，才能保證制動(dòng)系統(tǒng)正常。2.3工作原理基本工作原理為：當(dāng)駕駛員發(fā)動(dòng)汽車(chē)時(shí)，12V電源接通，壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)和壓力報(bào)警器開(kāi)始?jí)毫ψ詸z，如果真空罐內(nèi)的真空度小于50kPa,壓力膜片將會(huì)擠壓觸 點(diǎn)，從而接通電源，真空泵開(kāi)始工作；當(dāng)真空度增加到 50kPa時(shí)，壓力延時(shí)開(kāi)關(guān) 斷開(kāi)，然后通過(guò)延時(shí)繼電器使真空泵繼續(xù)工作大約 30秒后停止；每次駕駛員有制 動(dòng)動(dòng)作時(shí)，壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)都會(huì)自檢，從而判斷電動(dòng)真空泵是否應(yīng)該工作；如果真空罐內(nèi)

6、的真空度低于 34kPa 時(shí), 真空助力器不能提供有效的真空助力 , 此時(shí)壓力 報(bào)警器將會(huì)發(fā)出信號(hào) , 提醒駕駛員注意行車(chē)速度。3 真空助力制動(dòng)系統(tǒng)性能分析與計(jì)算3.1 性能分析與計(jì)算方法原車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)采用雙管路液壓 - 真空助力制動(dòng)系統(tǒng) , 前制動(dòng)器采用雙膜片式 真空助力器 , 4 輪缸對(duì)稱(chēng)式制動(dòng)鉗和盤(pán)式制動(dòng)器。真空助力器安裝于制動(dòng)踏板和 制動(dòng)主缸之間 , 由踏板通過(guò)推桿直接操縱。助力器與踏板產(chǎn)生的力疊加在一起作 用在制動(dòng)主缸推桿上 , 以提高制動(dòng)主缸的輸出壓力。真空助力器的真空伺服氣室 由帶有橡膠膜片的活塞分為常壓室與變壓室，一般常壓室的真空度為6080kPa, 即真空泵可以提供的真空度大小

7、。真空助力器所能提供助力的大小取決于其常壓 室與變壓室氣壓差值的大小。當(dāng)變壓室的真空度達(dá)到外界大氣壓時(shí) , 真空助力器 可以提供最大的制動(dòng)助力。利用真空助力器的輸入、輸出特性 , 可以求得踏板力與液壓輸出特性 , 繼而 可以求得制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的力及盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 , 最后計(jì)算得出真 空助力制動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度值 , 計(jì)算流程如圖 2所示。圖 2 計(jì)算流程 圖第7頁(yè)共 11頁(yè)確定真空度p的取們、計(jì)算車(chē)輪館丸制動(dòng)力真空助力器輸入、輸出力 踏仮反力與嘏盡輸出力制動(dòng)塊聽(tīng)受的力制功器的制動(dòng)力確認(rèn)上一少絲真空廈聯(lián)值為 粧小貞簾度值(結(jié)束)2.2計(jì)算過(guò)程及結(jié)果分析2.2.1制動(dòng)力計(jì)算在保證

8、制動(dòng)性能的前提下，設(shè)計(jì)出合理的所需真空度大小。計(jì)算汽車(chē)前輪最大制動(dòng)力FBmaxI與后輪最大制動(dòng)力FBmax：FBmaxi = G(L2+hg du/g dt)/L , FBmax2 = G(Li+h g du/g dt)/L式中G汽車(chē)重力，60000 NL軸距,3.36 mLi汽車(chē)質(zhì)心至前軸中心線的距離，1.456mL2汽車(chē)質(zhì)心至后軸中心線的距離，1.874m地面附著系數(shù)取0.7hg汽車(chē)質(zhì)心高度，1.25mG重力加速度，9.8m s- 2du/dt汽車(chē)制動(dòng)減速度由式 計(jì)算得電動(dòng)汽車(chē)所需的前后輪最大制動(dòng)力為38319N, 13931N為了保證制動(dòng)的可靠性，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)前輪產(chǎn)生的制動(dòng)力進(jìn)行分析計(jì)算，

9、其目的是計(jì)算制 動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度。根據(jù)真空助力器的工作原理 , 可以近似地求出與真空助力器的最大助力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入力 Fi與輸出力F2,最大助力點(diǎn)的輸出力與輸入力 之比 , 即助力比 is。2.2.2 助力器制動(dòng)力計(jì)算 設(shè)真空助力器變壓腔的真空度為零 , 不考慮助力器的機(jī)械效率 , 且忽略復(fù)位 彈簧的反力和制動(dòng)主缸推桿截面積的影響 , 可列出下列平衡方程式 :F2=Fi+ 1/4 冗D2P(2)Fi/ 0.25 nd22= 0.25 冗p/ 0.25 戀 i2- d22)(3)式中 D 伺服膜片有效直徑 , 0.i87mdi橡膠反作用盤(pán)直徑,0.025md2滑柱直徑,0.0i2mP真空助

10、力器常壓腔的真空度,Pa。根據(jù)( 4) 式計(jì)算真空助力器工作特性 , 可以求得液壓輸出大小。Pm=Fz2/0.25 心2(4)式中Pm制動(dòng)主缸的輸出壓力,PaFz2真空助力器輸出力，ND制動(dòng)主缸內(nèi)徑,0.035m2.2.3 制動(dòng)踏板力計(jì)算 最大助力點(diǎn)前制動(dòng)踏板力 Fp 和后制動(dòng)踏板力 F p 為:Fp=冗PmDm2/4i pis n, Fp= PmDm2/4ip rp-(i s- i)Fi/i p np(5)式中i p制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，5np制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率，0.9is 助力比 , 3.98根據(jù)式 (5) 可以求出不同真空度時(shí)踏板力與液壓輸出特性。由制動(dòng)主缸的輸 出壓力Pm,根據(jù)(6)式計(jì)算制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的力 P。P=冗 Pmd2 /4(6)式中 d 輪缸直徑 , 0.04m計(jì)算盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩Tf,及制動(dòng)力Ff：Tf=2fPR, Ff=T f/r e(7)式中f摩擦因數(shù)，0.7R作用半徑，0.147mre車(chē)輪有效半徑，0.44m2.2.4參數(shù)符合性設(shè)定最初輸入真空度值為80kPa,步長(zhǎng) p=- 1kPa,當(dāng)計(jì)算出的制動(dòng)器的制 動(dòng)力小于車(chē)輪需要的最大制動(dòng)力38.519kN時(shí)，運(yùn)算停止，輸出上一步的真空度 值作為真空助力制動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度值。計(jì)算結(jié)果表明：電動(dòng)汽車(chē)需要的 最小真空度是44kPa,此時(shí)，在踏板力