非滿載液罐汽車制動穩(wěn)定性及其影響因素

1、非滿載液罐汽車制動穩(wěn)定性及其影響因素一/|設計?計算?研究l/非滿載液罐汽車制動穩(wěn)定性及其影響因素武漢汽車x-ak學張淑墼I'摘要研完了非滿載液罐汽車制動時,液體貨物質(zhì)心位置變化對汽車制動穩(wěn)定性的影_響.文中通過制動時受力分析,建立了數(shù)學模型,分析研完了主要結(jié)構(gòu)和使甩參數(shù)對同步附著系數(shù)和前后輪抱死間隔時間的影響.硝究盅現(xiàn),罐中安裝橫向隔板對汽車的制動穩(wěn)定性有明顯改善作用,并通過道路試驗進行了驗證.主題詞I圭璺室!墮夔堂墮墼Abst咖ctTheinfluenceofthevariationoltank'.gravitycentreduringbki"gprocess0n

2、thbrakingstabilityotthetankerwithpartialloadisstudiedinthispap'AmathematicaldynamicmodelissetapandtheeffectotserviceandstrucnJpamuD0nsmchr0nou5coefficentofadhesionandthetimelagbetweenfronta"drewhl】ockupisa啦!vzeaItisfoundthatthetankwiththepartitionisadvantage.t0n髓Eingstabltyandtheresultsarev

3、erifiedbyfieldtest?IvwordsTanker,BrakingStability,PartitiontMathematicalmodel液罐汽車是運輸和臨時保存各種液態(tài)貨物的專用車輛.近年來,隨著石油和化學工業(yè)的迅速發(fā)展,液罐汽車的使用范圍愈來愈廣.在非滿載工況下,裝載液體貨物的汽車由于液體的易流動性,貨物的質(zhì)心在制動過程中會發(fā)生變化.這種變化將改變汽車前,后軸的軸荷分配,從而對液罐汽車的翩動性能,情況,本文從理論和試驗兩方面研究非滿載液罐汽車的制動穩(wěn)定性,并分析其主要影響因素.液罐汽車在平直,硬質(zhì)良好路面上制動時受力分析如圖1所示.為便于分析,將汽車整備質(zhì)量的質(zhì)心位置與液體

4、貨物的質(zhì)心位置I莉,Im1m,'l】一L'一圖l液罐汽車制動時的受力瞄的影響.由圖1,可得下列平衡微分方程式V(m+re)V=一(I+XDz一警I】+警)z.一警+hgov,'l+rag!n+警(1)?3?式中:m.液罐汽車整備質(zhì)量m液體貨物質(zhì)量b,h,o一液罐汽車整備質(zhì)量的質(zhì)心位置至前,后軸距離及高度,b,g液體貨物質(zhì)心位置至前,后軸距離及高度L液罐汽車軸距s制動距離汽車行駛速度制動減速度g重力加速度z,z前,后軸車輪的地面法向反作用力,前,后軸車輪的地面切向力,是與Z,Zz及輪胎路面附著系數(shù),有關的參數(shù)X=?Z,X.一仍?z對于一個具體的汽車,影響,的主要參數(shù)是前,

5、后車輪沿路面的滑移率,其關系為一P().一P()附著系數(shù)與滑移率的關系可由道路實驗測試確定.公式(1)中的液體貨物質(zhì)心位置參數(shù),于液體質(zhì)心位置坐標求解公式十分復雜,有算機上求解,并進行線性回歸后可用下式表達:IK1一K2''1hg=K.一K.?礦(2)I6一L一口式中;K線性回歸系數(shù)(一1,2.3.4)另外,對前,后制動車輪進行受力分析,可得;lJ11=一坼L+1?(3)【J22=一坼2+2?式中:,.,前,后輪轉(zhuǎn)動慣量坼,坼前,后軸制動力矩,前,后輪轉(zhuǎn)動角加速度r,前,后輪動力半徑?d'聯(lián)立式【1),【2),(3),并進仃整理后得到下列液罐汽車制動時的數(shù)學模型:S:V

6、9=f(fi,仍).一去坼+警()+m(K一爭-rnohgo+m.gb.+mg(LK.)吐一坼z十警()一In一警-rnohgoif(+rm.ga.+mgK(4)式中.,(,)B±2_4AC,(,鐫)0一(一他)日=竺!=苧三二!二竺!曼:L(一仍)+oC一爭0b.竹+竹(LK1)+m0no仍+mK1汽車的制動穩(wěn)定性是評價汽車制動性能的重要指標之一.當制動器制動力足夠時,前,后車輪抱死順序取決于汽車的同步附著一種不穩(wěn)定工況,在橫向干擾力作用下,易發(fā)生后輪側(cè)滑,而后輪側(cè)滑是造成交通事故的一個重要原因.因此,設計汽車時應考慮汽車的同步附著系數(shù)不得過多低于常用路面的附著系數(shù).此外,汽車前,

7、后輪抱死間隔時間對制動穩(wěn)定性也有影響.前,后輪抱死間隔時間愈小,表明前,后車輪愈接近同時抱死,這無疑有利于液罐汽車的制動穩(wěn)定性.下面從理論和試驗兩方面來分析液罐汽車的結(jié)構(gòu)和使用參數(shù)對其同步附著系數(shù)和前,后輪抱死間隔時間的影響.理想前,后制動器制動力分配曲線(即I曲線)是指踏板力增長到前,后車輪同時抱死時的前,后制動器制動力的分配曲線.當前,后輪同時抱死時.則有:fF,al+FH2=(m0+rt)g9F=-(5)【F:?式中:F,a,F,u前,后輪制動器制動力此時,jV一孵.地面作用于前,后輪的法向反力為:'Z一寫量(乜+9S.g.)+(6+9(tg)lz.一!(n.一)+一g)前,后制

8、動器制動力為:F一!(6.+)+!(6+g)F=!0.一g.)+!(d一g)(6)式中:nK1+K2妒hg=K;+k4bLn由式(5),(6)即可作出各種工況下的液罐汽車理想前,后制動器制動力分配曲線圖2,3所示為液罐汽車在幾種工況下的J曲線和線.為實際制動器制動力分配系數(shù),它表示前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力之比.由圖可見,隨著裝載質(zhì)量的增加,液罐汽車的同步附著系數(shù)也增大.圖4所示為無隔板和在罐中1/z處裝有單個隔板時同步附著系數(shù)隨裝載質(zhì)量變化的關系曲線.由圖可見,罐中裝有單隔板后的同步附著系數(shù)值均大于對應裝載質(zhì)量下無隔板圖3單隔板置罐中1/'2處時不同差截質(zhì)量下的J曲線和F線

9、,=一1sc',nkz,'-2oOOkgJ一3000kg0102031V30T(h圖4同步附著系數(shù)隨裝載質(zhì)量變化曲線l無隔板2一單隔板1/z處'5'板后對汽車的制動穩(wěn)定性有改善作用.隔板安裝位置不同,其同步附著系數(shù)也2000kg,同步附著系數(shù)隨單個橫向隔板安裝之前壁的距離.由圖可見,隔板愈靠近罐之中間,其值也愈大,制動穩(wěn)定性愈好.圖5同步附著系數(shù)隨隔板位置變化曲線一20Okg3.2前,后車輪抱死間隔時間分析利用四階龍格一庫塔法對微分方程組(4)進行計算機仿真,即可求得理論上的前,后輪抱死時間.在此設血為前,后輪抱死間隔時間:=一培式中:前輪抱死時間一一后輪抱死時間為驗證數(shù)學模型及理論分析的正確性,用滿載時裝載質(zhì)量4t的液罐汽車在平直,硬質(zhì)良好路面上改變液體貨物裝載量和隔板位置進行了試驗,其結(jié)果如下:表1和圖6所示為液罐汽車在制動初速表1不同裝載質(zhì)量下的血值(車速30kin,h)轉(zhuǎn)載質(zhì)量空載無隔板單陌板置罐中1/2趾kg15002ooo3ooo?6?著稂體裝載質(zhì)量的增大,前,后車輪抱死間隔時同出也增大.另外,罐中安裝單個隔板后,相同裝載質(zhì)量(除去空載)條件下的前,后輪抱死間隔時間明顯比無隔板時的小.這說明,在罐中安裝隔板對改