兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 240145-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0145
收稿日期:
2024-03-01
上线日期:
2024-04-18
通讯作者:
基金资助:
SUN Nan, ZHANG Wenming, YANG Jue*()
Received:
2024-03-01
Online:
2024-04-18
摘要:
针对军用双挂汽车列车气压鼓式制动系统缺乏完善建模方法的问题,提出一种综合考虑气压响应延迟、制动衰减及防抱死制动系统动态参与的建模方法。在分析系统结构与工作原理的基础上,构建了气压制动系统模型,并与车辆动力学模型进行联合仿真。通过相同条件下的实车制动实验验证了模型的准确性,并进一步仿真分析了不同路面附着条件对制动性能的影响。研究结果表明:仿真输出的气室压力、车速、制动距离和制动时间与实验数据高度一致,制动距离和时间的预测误差分别小于3.9%和2.4%;仿真结果揭示了路面附着条件对制动性能的显著影响,低附着系数显著增加制动距离和时间;所提建模方法有效解决了传统建模的复杂性与准确性问题,能较好地预测军用双挂汽车列车在多种工况下的制动性能,为制动系统设计与优化提供了重要参考。
中图分类号:
孙楠, 张文明, 杨珏. 军用双挂汽车列车的气压制动系统建模与仿真[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240145-.
SUN Nan, ZHANG Wenming, YANG Jue. Modeling and Simulation of Pneumatic Braking System in Military Double-trailer Truck[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(4): 240145-.
车辆单元 | 传输延迟/s |
---|---|
牵引车 | 0.02 |
前挂车 | 0.20 |
牵引拖台 | 0.24 |
后挂车 | 0.44 |
表1 控制回路中的气体传输延迟
Table 1 Air transport delay in control line
车辆单元 | 传输延迟/s |
---|---|
牵引车 | 0.02 |
前挂车 | 0.20 |
牵引拖台 | 0.24 |
后挂车 | 0.44 |
车辆单元 | 制动应用响应时间/s | 制动释放响应时间/s |
---|---|---|
牵引车 | 0.45 | 0.55 |
牵引拖台 | 0.55 | 1.10 |
挂车 | 0.50 | 1.00 |
表2 气动气室在制动应用和释放响应时间限值
Table 2 Actuation and release times of brake chamber
车辆单元 | 制动应用响应时间/s | 制动释放响应时间/s |
---|---|---|
牵引车 | 0.45 | 0.55 |
牵引拖台 | 0.55 | 1.10 |
挂车 | 0.50 | 1.00 |
模型 | Ttractor | TtrailerA | Tdolly | TtrailerB |
---|---|---|---|---|
制动应用模型 | 0.281 | 0.323 | 0.364 | 0.323 |
制动释放模型 | 0.089 | 0.240 | 0.271 | 0.240 |
表3 气压子系统模型中牵引车、挂车和牵引 拖台的时间常数
Table 3 Time constants used in pneumatic braking system models for tractor,trailer,and dolly
模型 | Ttractor | TtrailerA | Tdolly | TtrailerB |
---|---|---|---|---|
制动应用模型 | 0.281 | 0.323 | 0.364 | 0.323 |
制动释放模型 | 0.089 | 0.240 | 0.271 | 0.240 |
图7 制动初始速度为32km/h和97km/h时制动扭矩与制动气室压力的分段函数
Fig.7 Piecewise linear curves of brake torque versus chamber pressure at braking initial speeds of 32km/h and 97km/h
车辆单元 | Mbc/(N·m) | Mb32/(N·m) | Mb97/(N·m) |
---|---|---|---|
牵引车转向轴 | 1593.0 | 8855.7 | 5922.5 |
牵引车驱动轴 | 3366.2 | 15646.4 | 12529.7 |
挂车/拖挂平台车轴 | 2902.0 | 12844.6 | 9871.3 |
表4 制动扭矩模型参数
Table 4 Parameters of brake torque model
车辆单元 | Mbc/(N·m) | Mb32/(N·m) | Mb97/(N·m) |
---|---|---|---|
牵引车转向轴 | 1593.0 | 8855.7 | 5922.5 |
牵引车驱动轴 | 3366.2 | 15646.4 | 12529.7 |
挂车/拖挂平台车轴 | 2902.0 | 12844.6 | 9871.3 |
参数 | 数值 |
---|---|
簧上质量/kg | 7193.49 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 2289171.51 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 7037402.78 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 7325081.15 |
轴距/mm | 6477.0 |
转向轴轮距/mm | 1955.8 |
驱动轴轮距/mm | 1955.8 |
驱动轴双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 3233.9 |
重心高度/mm | 1010.9 |
表5 牵引车建模参数
Table 5 Parameters of tractor modeling
参数 | 数值 |
---|---|
簧上质量/kg | 7193.49 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 2289171.51 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 7037402.78 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 7325081.15 |
轴距/mm | 6477.0 |
转向轴轮距/mm | 1955.8 |
驱动轴轮距/mm | 1955.8 |
驱动轴双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 3233.9 |
重心高度/mm | 1010.9 |
参数 | 数值 |
---|---|
空载质量/kg | 4585.41 |
满载质量/kg | 11406.02 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 5469926.64 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 4059938.78 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 3940588.39 |
轴距/mm | 8415.4 |
轮距/mm | 1955.8 |
双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 4343.4 |
重心高度/mm | 2019.3 |
表6 挂车建模参数
Table 6 Parameters of trailer modeling
参数 | 数值 |
---|---|
空载质量/kg | 4585.41 |
满载质量/kg | 11406.02 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 5469926.64 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 4059938.78 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 3940588.39 |
轴距/mm | 8415.4 |
轮距/mm | 1955.8 |
双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 4343.4 |
重心高度/mm | 2019.3 |
参数 | 数值 |
---|---|
空载质量/kg | 693.51 |
满载质量/(N·m2) | 38605.13 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 48230.89 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 48230.89 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 3940588.39 |
轮距/mm | 1955.8 |
双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 800.1 |
重心高度/mm | 899.2 |
表7 牵引拖台建模参数
Table 7 Parameters of dolly modeling
参数 | 数值 |
---|---|
空载质量/kg | 693.51 |
满载质量/(N·m2) | 38605.13 |
侧倾转动惯量/(N·m2) | 48230.89 |
俯仰转动惯量/(N·m2) | 48230.89 |
横摆转动惯量/(N·m2) | 3940588.39 |
轮距/mm | 1955.8 |
双轮间距/mm | 304.8 |
重心距销轴距离/mm | 800.1 |
重心高度/mm | 899.2 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
任泽凯, 何松柏, 张亮, 等. 军用单轴全挂汽车列车横向稳定性研究[J]. 军事交通学报, 2022, 1(12):84-90.
|
|
|
[4] |
詹隽青. 军用特种车辆结构与设计[M]. 北京: 国防工业出版社, 2003.
|
|
|
[5] |
巩长伟. 双挂汽车列车右转弯动力学仿真与稳定性控制策略研究[D]. 青岛: 青岛理工大学, 2023.
|
|
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
朱冰, 张培兴, 汪震, 等. 半挂汽车列车主动气压制动系统建模与控制[J]. 汽车工程, 2019, 41(9):1050-1055.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
胥军, 万磊, 冯澜, 等. 商用车气压制动系统压力响应模型构建与验证[J]. 西安交通大学学报, 2020, 54(7):25-33.
|
|
|
[14] |
白松奇. 商用车气压制动侧倾与横摆稳定性协调控制研究[D]. 长春: 吉林大学, 2020.
|
|
|
[15] |
王占礼, 沐阳, 徐洪亮, 等. 商用车新型鼓式制动器结构优化设计[J]. 机械设计与制造, 2023(2):233-239.
|
|
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[1] | 李方俊, 王生捷, 李俊峰, 王利. 车载大惯量运动平台双电机驱动控制策略[J]. 兵工学报, 2022, 43(10): 2460-2472. |
[2] | 梅程, 彭建鑫, 胡宇辉. 单轴并联混合动力商用车整车总质量在线估计算法[J]. 兵工学报, 2021, 42(9): 1838-1846. |
[3] | 孙国轩, 宫新宇, 时岩, 谢继鹏, 鲁斌. 基于差分进化算法的自行高炮随动系统PID参数整定[J]. 兵工学报, 2021, 42(5): 903-912. |
[4] | 陈凯柏, 高敏, 周晓东, 惠江海. 调频连续波引信高功率微波前门耦合效应研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5): 881-889. |
[5] | 陈汉, 李科伟, 邓宏彬, 危怡然, 赵瑾. 一种共轴双旋翼飞行器悬停控制联合仿真[J]. 兵工学报, 2019, 40(2): 303-313. |
[6] | 刘辉, 蔡仲昌, 曹华夏, 项昌乐. 基于iSIGHT平台的车辆动力传动系统联轴器刚度优化研究[J]. 兵工学报, 2012, 33(2): 227-231. |
[7] | 刘辉, 蔡仲昌, 朱丽君, 项昌乐, 霍春景. 多工况条件下单级行星传动非线性振动特性研究[J]. 兵工学报, 2012, 33(10): 1153-1161. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||