一种货车长下坡行驶制动器温升预测方法技术

本发明专利技术公开了一种货车长下坡行驶制动器温升预测方法，基于货车平路行驶制动器升温和降温的理论，建立了基于平路制动器升温过程的数学模型和平路制动器降温过程的数学模型，能够便捷快速的计算在某一速度和坡度下行驶的货车制动时的制动器温升，不仅可以预测分段制动时制动器温升，而且可以预测连续制动时制动器温升；本发明专利技术具有预测精度良好的优点，并且降低了试验成本，易于实施，本发明专利技术为公路设计和建设部门在坡道线型设计方面提供了试验总结和理论基础，并且为提高汽车行驶安全性能提供重要的理论依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】-种货车长下坡行驶制动器溫升预测方法
本专利技术属于车辆运行状况预测领域，具体设及一种货车长下坡行驶制动器溫升预 测方法。 【
技术介绍
】 我国是一个多山的国家，山区面积占到全国面积的2/3,山区公路在中国公路网中 所占比例较大，且大都是根据自然地理条件修筑，很多修筑在山岭重丘中。受到地形、地质 等条件限制，5%~8%的坡道所占比例较大，运些坡道短则几公里，长则几十公里。随着山 区公路通车里程和机动车数量的逐年增长，道路交通事故也在逐年上升，尤其是设及重型 货车的特大交通事故时有发生。汽车在长下坡路段行驶时，由于车辆高度下降，自身重力势能将转化为动能。当在 较长坡道上制动时，由于持续制动，制动器溫度上升很快，当溫度达到300°C，摩擦力矩会显 著下降，出现"热衰退"现象。当超过600°C，就有可能发生制动失效。尤其是对于装配了鼓式 制动器的中、重型货车，连续下坡造成的制动器"热衰退"是引发交通事故的主要因素。 【
技术实现思路
】本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种货车长下坡行驶制动器溫升预测方 法，基于货车平路制动器升溫和降溫理论，来预测某一速度和坡度下制动器溫度的变化，为 提高汽车行驶安全性能提供重要的理论依据。为了达到上述目的，本专利技术包括W下步骤：步骤一，建立平路制动器升溫过程的数学模型； W平路制动为条件，制动器摩擦产生热量的95%被制动鼓吸收，升溫模型为，[000引 其中，T+为制动停车后制动器溫度，T日为开始制动时制动器溫度，ε为修正系数，mg 为制动鼓的质量，cg为制动鼓的比热容，η为制动器个数，U日为汽车制动初速度，m为汽车总质 量，Fb为行车制动器产生的制动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fb_cnn为持续制动力，S为制 动距离； 步骤二，建立平路制动器降溫过程的数学模型； W平路制动为条件，升溫模型为，其中，[001引T-为制动停车后制动器溫度，T%为开始时制动器溫度，Ta为制动鼓周围的平均溫 度，A2为制动鼓外表面面积，Ua为车速； 步骤Ξ，基于平路制动器升溫过程的数学模型和平路制动器降溫过程的数学模 型，建立坡道运行制动器升溫过程的数学模型； W车辆下坡行驶为条件，溫升模型为， 其中，U为平均速度，i为坡度。 所述步骤一中，还包括确定制动器升溫过程条件； 所述制动器升溫过程条件为，汽车在水平道路上行驶，当驾驶员采取制动措施时， 车辆受到行车制动力、滚动阻力、空气阻力和持续制动力作用而减速，为了消除制动过程中 制动器的散热因素，在整个减速过程中，驾驶员采取紧急制动措施，制动时间短，制动距离 短，因此可W忽略制动过程制动器散热因素，并且由于制动器制动力和车速无关，所W可认 为在货车制动过程中制动力不变。 所述步骤一中，还包括确定制动器的溫升机理；所述制动器的溫升机理为， 所述步骤二中，还包括确定制动器降溫过程条件； 所述制动器降溫过程条件为，根据制动器热力学理论，制动鼓的散热方式主要有 热传导、热对流和热福射Ξ种;不采取制动时，制动鼓散热过程中和周围其它固态接触面积 较小则热传导散热量较小，并且制动鼓与周围空气溫差不大，因此热福射散热量也较小，本 模型主要研究热对流对制动器溫度的影响，忽略热传导和热福射散热量。 所述步骤二中，还包括确定制动器降溫机理； 所述制动器降溫机理为，制动鼓因周围空气的散热而降溫，运用牛顿冷却公式来 计算对流换热量。 所述步骤Ξ中，还包括确定升溫过程条件； 所述升溫过程条件为，坡道运行制动器溫升过程由升溫和降溫两个过程组成。 所述步骤Ξ中，还包括确定制动器溫升机理； 所述制动器溫升机理为，在坡道行驶过程中，制动器升溫的能量是由重力势能和 动能共同转化而来。 所述步骤一和步骤二中，建立数学模型后进行模型验证。与现有技术相比，本专利技术基于货车平路行驶制动器升溫和降溫的理论，建立了基 于平路制动器升溫过程的数学模型和平路制动器降溫过程的数学模型，能够便捷快速的计 算在某一速度和坡度下行驶的货车制动时的制动器溫升，不仅可W预测分段制动时制动器 溫升，而且可W预测连续制动时制动器溫升;本专利技术具有预测精度良好的优点，并且降低了 试验成本，易于实施，本专利技术为公路设计和建设部口在坡道线型设计方面提供了试验总结 和理论基础，并且为提高汽车行驶安全性能提供重要的理论依据。 【【附图说明】】 图1为汽车平路制动受力分析图；图2为本专利技术模型仿真结果与平路试验制动器溫升第3轴试验结果对比图；图3为本专利技术模型仿真结果与平路试验制动器降溫第3轴试验结果对比图；图4为本专利技术模型仿真结果与第一次坡道试验制动器溫升第3轴试验结果对比图；图5为本专利技术模型仿真结果与第二次坡道试验制动器溫升第3轴试验结果对比图；图6为本专利技术模型仿真结果与长下坡变坡度时第3轴制动器升溫试验结果对比图。 【【具体实施方式】】下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术包括W下步骤：步骤一，建立平路制动器升溫过程的数学模型； 1)确定制动器升溫过程条件；所述制动器升溫过程条件为，汽车在水平道路上行驶，当驾驶员采取制动措施时， 车辆受到行车制动力、滚动阻力、空气阻力和持续制动力作用而减速，为了消除制动过程中 制动器的散热因素，在整个减速过程中，驾驶员采取紧急制动措施，制动时间短，制动距离 短，因此可W忽略制动过程制动器散热因素，并且由于制动器制动力和车速无关，所W可认 为在货车制动过程中制动力不变。 2)确定制动器的溫升机理； 所述制动器的溫升机理为， 3)确定制动器参数及修正系数：制动器参数及修正系数由文献数据和实验数据校正，并用于建立能量守恒方程。4)W平路制动为条件，制动器摩擦产生热量的95%被制动鼓吸收，升溫模型为，[005引其中，T+为制动停车后制动器溫度，To为开始制动时制动器溫度，ε为修正系数，mg为制动鼓的质量，cg为制动鼓的比热容，η为制动器个数，U日为汽车制动初速度，m为汽车总质 量，Fb为行车制动器产生的制动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fb_c。。为持续制动力，s为制 动距离； 5)模型验证； 本内容目的在于通过制动器平路升溫试验，检验模型准确性。 由于在平路制动试验过程中，制动时间短、制动距离短、没有持续制动力参与制 动，因此可忽略滚动阻力、空气阻力和持续制动力作的功。则平路制动器升溫模型可转化 为： 本试验选择东风天龙DFL4251A9型牵引车，CSQ9401GYY型罐式半挂车第3轴制动器 为研究对象。在试验过程中，每次试验是连续的，即连续加速制动，因此忽略制动器在整个 试验过程的散热情况。根据上述理论模型预测第Ξ轴制动器溫度，并将模型仿真溫度与试 验获得的制动器升溫对比。对比结果如表1和图2所示。 表1平路制动器升溫第3轴试验结果与模型仿真结果对比 本试验过程中，第3轴制动器经过20次制动，制动器溫度从30.06°C上升至161.05 °C。整个制动过程中，汽车动能转化为整车制动能量，即制动鼓吸收的能量。仿真结果与试 验结果最大相对误差为4.90%，因此说明制动器升溫模型能够比较准确的反应制动器升溫 特性。步骤二，建立平路制动器降溫过程的数学模型； 1)确定制动器降溫过程条件；所述制动器降溫过程条件为，根据制动器热力学理论，制动鼓的散热方式主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种货车长下坡行驶制动器温升预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立平路制动器升温过程的数学模型；以平路制动为条件，制动器摩擦产生热量的95％被制动鼓吸收，升温模型为，T+=T0+0.95ϵmgcgn[12m(u02-ut2)-∫(Ff+Fw+Fb_con)ds]]]>其中，T+为制动器温度升高值，T0为开始制动时制动器温度，ε为修正系数，mg为制动鼓的质量，cg为制动鼓的比热容，n为制动器个数，u0为汽车制动初速度，ut为汽车制动末速度，m为汽车总质量，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fb_con为持续制动力，s为制动距离；步骤二，建立平路制动器降温过程的数学模型；以平路制动为条件，降温模型为，T‑＝(T′0‑Ta)e‑At+Ta其中，A=(5.224+1.5525uae-0.0027785ua)A2mgcg]]>T_为制动器温度降低，t时间，T′0为开始时制动器温度，Ta为制动鼓周围的平均温度，A2为制动鼓外表面面积，ua为车速；步骤三，基于平路制动器升温过程的数学模型和平路制动器降温过程的数学模型，建立坡道运行制动器升温过程的数学模型；以车辆下坡行驶为条件，温升模型为，T(t)=T0+(Ta-T0+K2PB)×(1-e-K1t)]]>其中，PB=0.95ϵ·12m(u02-ui2)+mgsi1+i2-∫(Ff+Fw+Fb_con)dsnt]]>K2=1hAC,K1=hACmgCg,hAC=(5.224+1.5525·ua·e-0.0027785ua)·A2]]>当车辆匀速下坡行驶时，则PB=0.95ϵ·u·mgi1+i2-(Ff+Fw+Fb_con)n]]>其中，u为速度，i为坡度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵轩，余强，史培龙，袁晓磊，杨佩钊，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61