拖掛式病房制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真研究

拖掛式病房制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真研究

動(dòng)力是汽車安全駕駛的重要保障。改善汽車的制動(dòng)性,始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門(mén)的重要任務(wù)。在制動(dòng)性能的研究中經(jīng)常需要計(jì)算速度、加速度、制動(dòng)距離、制動(dòng)力、載荷、附著力等參數(shù),而制動(dòng)過(guò)程,是變加速運(yùn)動(dòng),用手工或用其它語(yǔ)言編程去完成上述參數(shù)的計(jì)算,非常繁雜。MATLAB/SIMULINK軟件是一種圖形化的仿真建模軟件,在模型創(chuàng)建以后,可以通過(guò)SIMULINK的菜單命令或MATLAB的命令窗口輸入命令對(duì)它進(jìn)行仿真。用MATLAB/SIMULINK軟件研究拖掛式房車制動(dòng)性能,可將復(fù)雜的問(wèn)題,變?yōu)楹?jiǎn)單、直觀、便捷的圖形化仿真建模。1拖掛式客車制動(dòng)工況建模在對(duì)拖掛式房車的制動(dòng)力分配關(guān)系計(jì)算時(shí),可以忽略一些次要因素,作如下的一些假設(shè):拖掛式房車各車輪在地面的附著情況相同,即有相同的附著系數(shù);不考慮附著系數(shù)隨車速的變化;左右車輪的制動(dòng)器工況相同;房車和牽引車鉸接點(diǎn)縱向?yàn)閯傂赃B接,房車和牽引車在每一瞬時(shí)都具有相同的減速度。根據(jù)圖1所示的受力圖對(duì)拖掛式房車進(jìn)行受力分析,建立下列方程。m,mt——牽引車質(zhì)量、房車質(zhì)量,kgL,Lt——牽引車軸距、房車軸到鉸接點(diǎn)的縱向距離,mj——制動(dòng)減速度,m/s2設(shè)拖掛式房車列車制動(dòng)器制動(dòng)力的分配系數(shù)分別為β1,β2,β3,即β1=Fμ1Fμβ2=Fμ2Fμβ3=Fμ3Fμβ1=Fμ1Fμβ2=Fμ2Fμβ3=Fμ3Fμ式中,Fμ1,Fμ2,Fμ3分別為牽引車前輪、后輪、房車車輪制動(dòng)器制動(dòng)力;Fμ為制動(dòng)器總制動(dòng)力。2懸掛式車輛減速時(shí)的模擬模型根據(jù)上述方程,利用SIMULINK軟件,建立拖掛式房車制動(dòng)過(guò)程的仿真模型(圖2～圖6)。3制動(dòng)制動(dòng)過(guò)程在地面附著系數(shù)為0.8的地面上,拖掛式房車列車制動(dòng)器制動(dòng)力的分配系數(shù)β1,β2,β3分別為:0.40,0.25,0.35,以初速度為100km/h勻速行駛1s后,以圖7中的制動(dòng)器總制動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng),得到圖8～圖13仿真曲線。圖8中,在制動(dòng)初期,由于地面的制動(dòng)力小于附著力,此時(shí)車輪滾動(dòng)時(shí)的地面制動(dòng)力Fxb就等于制動(dòng)器制動(dòng)力F,且隨踏板力增長(zhǎng)成正比地增長(zhǎng)。當(dāng)?shù)孛嬷苿?dòng)力等于附著力后Fxb=Fφ,盡管制動(dòng)器制動(dòng)力仍在呈線性增加,但地面制動(dòng)力達(dá)到了最大不再增加,此時(shí)Fxbmax=Fzφ。由此可見(jiàn),汽車的地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力,但同時(shí)又受地面附著條件的限制,所以只有汽車具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力,同時(shí)地面又能提供高的附著力時(shí),才能獲得足夠的地面制動(dòng)力。在制動(dòng)過(guò)程中,各軸車輪的制動(dòng)力變化見(jiàn)圖9。圖9中,可以看出各軸的抱死順序,牽引車前軸先抱死(在a點(diǎn)開(kāi)始抱死),然后到房車車軸(在b點(diǎn)開(kāi)始抱死),最后到牽引車后軸(在c點(diǎn)開(kāi)始抱死)。這樣的抱死順序,對(duì)拖掛式房車制動(dòng)穩(wěn)定性是有利的,說(shuō)明制動(dòng)力分配系數(shù)較為合理。圖10中,前1s還沒(méi)有開(kāi)始制動(dòng),以100km/h的速度勻速行駛,在1s后進(jìn)行制動(dòng),隨著制動(dòng)力的增加、制動(dòng)加速度的增大,速度不斷減小,直至停止。圖11中,前1s還沒(méi)有開(kāi)始制動(dòng),加速度為0,在1s后進(jìn)行制動(dòng),隨著制動(dòng)力的增加、加速度的不斷增大,直至各軸都抱死,地面制動(dòng)力達(dá)到最大,此時(shí)加速度也達(dá)到最大,圖中的折點(diǎn)反映出各軸先后抱死,與圖9中的折點(diǎn)a、b、c相對(duì)應(yīng)。圖12中,反映了拖掛式房車的制動(dòng)時(shí)間歷程,從1s開(kāi)始制動(dòng),到5.47s停止,制動(dòng)距離為73.66m。圖13中,反映了制動(dòng)過(guò)程各軸載荷隨制動(dòng)減速度的變化,隨著制動(dòng)力、制動(dòng)減速度的增加,由于慣性力的作用,載荷發(fā)生轉(zhuǎn)移,其中牽引車前軸的載荷,隨著加速度的增加而不斷增大;房車車軸的載荷,隨著加速度的增加而不斷減少;而牽引車后軸的載荷,變化不大。4制動(dòng)力分配系數(shù)從對(duì)拖掛式房車制動(dòng)過(guò)程的仿真,可以看出SIMULINK方法能直觀、準(zhǔn)確地反映制動(dòng)過(guò)程中的重要參數(shù)的變化,并可通過(guò)改變其中的一些參數(shù),如通過(guò)改變制動(dòng)器總制動(dòng)力的變化速率,來(lái)模擬緩慢制動(dòng)與緊急制動(dòng)工況;通過(guò)改變制動(dòng)力分配系數(shù),觀察各軸的抱死順序的變化,進(jìn)而研究制動(dòng)力分配系數(shù)的合理與否等,為拖掛式房車制動(dòng)性能的研究提供有力的工具。對(duì)房車Fz3Lt=mtgc2-mtj(hgt-h)-Fxb3h(1)對(duì)整車由式(1)～式(4)可得制動(dòng)過(guò)程中各軸車輪的法向反作用力Fz1,Fz2,Fz3———地面對(duì)牽引車前輪、后輪、房車車輪的法向反作用力,NF,Fz———兩車鉸接點(diǎn)對(duì)整車的切向作用力及法向作用力,