制動為條件，升溫模型為，
[0075] T-=(T〇-Ta)e-At+Ta
[0076] 其中，
[0077]
[0078]T-為制動停車后制動器溫度，To為開始制動時制動器溫度，Ta為制動鼓周圍的平均 溫度，A2為制動鼓外表面面積，Ua為車速；
[00巧]5)模型驗證；
[0080]本內(nèi)容目的在于通過制動器平路降溫試驗，檢驗?zāi)Ｐ蜏?zhǔn)確性。
[0081]在試驗過程中行車制動器無動作，記錄制動鼓溫度。
[0082] 本試驗選擇的研究對象依然為第Ξ軸制動器。根據(jù)上述理論模型預(yù)測第Ξ軸制動 器溫度，并將模型仿真溫度與試驗獲得的制動器降溫對比。對比結(jié)果如表2和圖3所示。
[0083]表2平路制動器降溫第3軸試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果對比
[0084]
[0085]
[0086] 本試驗過程中，第巧由制動器溫度從82.82°C降至73.54°C。仿真結(jié)果與試驗結(jié)果最 大相對誤差為2.43%，因此說明制動器降溫模型能夠比較準(zhǔn)確的反應(yīng)制動器降溫特性。
[0087]步驟Ξ，基于平路制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型和平路制動器降溫過程的數(shù)學(xué)模 型，建立坡道運行制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型；
[0088] 1)定升溫過程條件；
[0089] 所述升溫過程條件為，坡道運行制動器溫升過程由升溫和降溫兩個過程組成；
[0090] 2)確定制動器溫升機理；
[0091]所述制動器溫升機理為，在坡道行駛過程中，制動器升溫的能量是由重力勢能和 動能共同轉(zhuǎn)化而來；
[0092] 3)W車輛下坡行駛為條件，溫升模型為，
[0093]
[0094] 其中，
[0099] 其中，u為平均速度，i為坡度。
[0100] 實施例1:
[0101] 本實施例的對象為東風(fēng)天龍DFL4251A9型牽引車，CSQ9401GYY型罐式半掛車第3軸 制動器。在整個制動過程中，變速器置于空擋，只有行車制動器作用。選定初始條件:制動鼓 周圍溫度23°C，穩(wěn)定車速44.23km/h。記錄制動鼓溫度，然后將建立的制動器升溫模型與試 驗結(jié)果進行對比。制動器升溫試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果數(shù)據(jù)見表3。
[0102] 表3第一次坡道試驗制動器升溫第3軸試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果對比
[0103]
[0104]
[01化]整個試驗過程歷時311.13s，試驗過程中制動器溫度由22.93°C升至44.07°C，模型 仿真結(jié)果制動器溫度升至42.98°C，相對誤差2.48%。對試驗數(shù)據(jù)每隔10s取樣，試驗結(jié)果與 模型仿真結(jié)果進行對比，最大相對誤差3.89%，結(jié)果如圖4所示。
[0106] 實施例2:
[0107]本實施例的對象和實施例1中的對象相同。選定初始條件：制動鼓周圍溫度55°C， 穩(wěn)定車速44.39km/h。記錄制動鼓溫度，然后將建立的制動器升溫模型與試驗結(jié)果進行對 比。制動器升溫試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果數(shù)據(jù)見表4。
[0108] 表4第二次坡道試驗制動器升溫第3軸試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果對比
[0109]
[0110] 整個試驗過程歷時340s，試驗過程中制動器溫度由56.73°C升至83.20°C，模型仿 真結(jié)果制動器溫度升至84.77°C，相對誤差-1.89%。對試驗數(shù)據(jù)每隔10s取樣，試驗結(jié)果與 模型仿真結(jié)果進行對比，最大相對誤差4.52%，結(jié)果如圖5所示。
[01川實施例3:
[0112]本實施例的對象和實施例1中的對象相同。選定初始條件:在5段不同坡度的路面 上進行的連續(xù)坡道試驗，其中，第1段坡度為2.90%，穩(wěn)定車速為47.88km/h，行駛路程 307.90m;第2段坡度為4.50 %，穩(wěn)定車速為47.7化m/h，行駛路程508.64m;第3段坡度為 2.58 %，穩(wěn)定車速為47.4化m/h，行駛路程505.68m;第4段坡度為2.72 %，穩(wěn)定車速為 45.17km/h，行駛路程381.58m;第5段坡度為2.02 %，穩(wěn)定車速為38.19km/h，行駛路程 574.00m。制動器升溫試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果數(shù)據(jù)見表5。
[0113] 表5長下坡變坡度，第3軸試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果對比
[0116] 整個試驗過程歷時203.51S，試驗過程中制動器溫度由90.47°C升至110.59°C，模 型仿真結(jié)果制動器溫度升至108.70°C。對試驗數(shù)據(jù)每隔10s取樣，試驗結(jié)果與模型仿真結(jié)果 進行對比，5段連續(xù)坡度行駛制動器升溫與分段行駛制動器升溫最大相對誤差-2.21 %，結(jié) 果如圖6所不。[0117]綜合圖4、圖5、圖6的結(jié)果，Ξ次坡道行駛制動器升溫試驗中，前兩次試驗是在穩(wěn)定 車速、坡度一定的情況下進行的，試驗結(jié)果與升溫模型預(yù)測溫度相比，第一次試驗結(jié)果與仿
[0114]
[0115] 真結(jié)果最大相對誤差3.89%，第二次試驗結(jié)果與仿真結(jié)果最大相對誤差4.52%。第Ξ次是 在5段不同坡度的路面上進行的連續(xù)坡道試驗，試驗結(jié)果與升溫模型仿真結(jié)果最大相對誤 差-2.21 %。試驗結(jié)果表明，制動器升溫模型能夠準(zhǔn)確反映制動器升溫特性。坡道行駛制動 器升溫模型可用于預(yù)測分段制動時制動器溫升，也可用于預(yù)測連續(xù)制動時制動器溫升。
【主權(quán)項】
1. 一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，建立平路制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型； 以平路制動為條件，制動器摩擦產(chǎn)生熱量的95 %被制動鼓吸收，升溫模型為，其中，T+為制動器溫度升高值，To為開始制動時制動器溫度，ε為修正系數(shù)，mgS制動鼓 的質(zhì)量，cg為制動鼓的比熱容，η為制動器個數(shù)，uo為汽車制動初速度，ut為汽車制動末速度， m為汽車總質(zhì)量，F(xiàn)f為滾動阻力，F(xiàn)w為空氣阻力，F(xiàn)b_?n為持續(xù)制動力，s為制動距離； 步驟二，建立平路制動器降溫過程的數(shù)學(xué)模型； 以平路制動為條件，降溫模型為，T_為制動器溫度降低，t時間，T%為開始時制動器溫度，Ta為制動鼓周圍的平均溫度，A2 為制動鼓外表面面積，1^為車速； 步驟三，基于平路制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型和平路制動器降溫過程的數(shù)學(xué)模型，建 立坡道運行制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型； 以車輛下坡行駛為條件，溫升模型為，當(dāng)車輛勻速下坡行駛時，則其中，u為速度，i為坡度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟一中，還包括確定制動器升溫過程條件； 所述制動器升溫過程條件為，汽車在水平道路上行駛，當(dāng)駕駛員采取制動措施時，車輛 受到行車制動力、滾動阻力、空氣阻力和持續(xù)制動力作用而減速，為了消除制動過程中制動 器的散熱因素，在整個減速過程中，駕駛員采取緊急制動措施，制動時間短，制動距離短，因 此可以忽略制動過程制動器散熱因素，并且由于制動器制動力和車速無關(guān)，所以可認為在 貨車制動過程中制動力不變。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟一中，還包括確定制動器的溫升機理； 所述制動器的溫升機理為，4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟二中，還包括確定制動器降溫過程條件； 所述制動器降溫過程條件為，根據(jù)制動器熱力學(xué)理論，制動鼓的散熱方式主要有熱傳 導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種;不采取制動時，制動鼓散熱過程中和周圍其它固態(tài)接觸面積較小 則熱傳導(dǎo)散熱量較小，并且制動鼓與周圍空氣溫差不大，因此熱輻射散熱量也較小，本模型 主要研究熱對流對制動器溫度的影響，忽略熱傳導(dǎo)和熱輻射散熱量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟二中，還包括確定制動器降溫機理； 所述制動器降溫機理為，制動鼓因周圍空氣的散熱而降溫，運用牛頓冷卻公式來計算 對流換熱量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟三中，還包括確定升溫過程條件； 所述升溫過程條件為，坡道運行制動器溫升過程由升溫和降溫兩個過程組成。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟三中，還包括確定制動器溫升機理； 所述制動器溫升機理為，在坡道行駛過程中，制動器升溫的能量是由重力勢能和動能 共同轉(zhuǎn)化而來。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，其特征在于，所述 步驟一和步驟二中，建立數(shù)學(xué)模型后進行模型驗證。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貨車長下坡行駛制動器溫升預(yù)測方法，基于貨車平路行駛制動器升溫和降溫的理論，建立了基于平路制動器升溫過程的數(shù)學(xué)模型和平路制動器降溫過程的數(shù)學(xué)模型，能夠便捷快速的計算在某一速度和坡度下行駛的貨車制動時的制動器溫升，不僅可以預(yù)測分段制動時制動器溫升，而且可以預(yù)測連續(xù)制動時制動器溫升；本發(fā)明具有預(yù)測精度良好的優(yōu)點，并且降低了試驗成本，易于實施，本發(fā)明為公路設(shè)計和建設(shè)部門在坡道線型設(shè)計方面提供了試驗總結(jié)和理論基礎(chǔ)，并且為提高汽車行駛安全性能提供重要的理論依據(jù)。
【IPC分類】G05D23/30
【公開號】CN105446391
【申請?zhí)枴緾N201510893344
【發(fā)明人】趙軒, 余強, 史培龍, 袁曉磊, 楊佩釗
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月7日