陆中华 程秀生
吉林大学
[摘要] 建立了液力缓速器、行车制动器和整车的数学模型，利用Matlab/Simulink组建了重型车制动性能仿真模型，模型包括液力缓速器模块和行车制动系统模块两部分。对液力缓速器各挡位试验、仿真数据分析表明，两者吻合程度较好；紧急制动时的车速、制动距离仿真表明，液力缓速器参与工作时制动效果更明显，从而证明了该仿真模型的正确性。
[主题词] 重型汽车 液力缓速器 制动性能 仿真
1 液力缓速器及其参数
本文研究的液力缓速器为单一减速制动型分体式结构，可以串联或并联安装在传动系统中，主要由箱体、阀体、定子、转子和散热器等组成。循环圆外径为292mm；内径为168mm；定子叶片数为36，转子叶片数为34，均为前倾直叶片；倾角为40°。
2 仿真模型的建立
2．1 液力缓速器数学模型
液力缓速器减速制动性能计算方法有液力计算法和相似计算法2种。液力缓速器内部是一个复杂的三维流场，根据束流理论简化三维流场得到的液力计算模型误差较大，难以用于仿真。相似计算法是
仿真模型包括液力缓速器模块和行车制动系统模块。缓速器挡位在仿真时作为参数输入，其他车辆和路面特性参数如车重、车轮半径、迎风面积、路面坡度等根据实际数据输入，各制动扭矩、车辆减速度和车速作为输出。仿真开始后，根据输入的参数，各模块分别计算出制动扭矩；液力缓速器制动扭矩和后桥制动器制动扭矩输入到后桥制动子模块，计算出后轮制动力；同时前桥制动器制动扭矩输入到前桥制动子模块，计算出前轮制动力；最后同空气阻力和道路阻力一起作用，使车辆减速。
液力缓速器子模型如图4所示，包括分挡制动和下坡恒速制动两部分。输入参数有传动轴转速、缓速器挡位、恒速开关和车速，输出为制动扭矩作。模型考虑了充液延迟对液力缓速器制动性能的影响，并加入了液力缓速器最大制动功率限制，没有考虑工作液温度对制动性能的影响。
3 试验和仿真结果分析
试验车辆为德龙F2000，空载质量为19000kg，主减速器速比4.8，轮胎为12.00R20。车辆试验在平直混凝土路面上进行，天气情况良好。
图5给出了缓速器各挡试验数据与仿真数据的对比，可知试验和仿真曲线较吻合。液力缓速器开始工作时车速下降较缓慢，主要原因是液力缓速器需要一段时间才能达到所需要充液量，当车速低于20km/h时，缓速器就退出工作。以缓速器1挡为例，车速从74km/h减速到25km/h时，试验所用时间为10.3s，仿真所用时间为10.9s，减速度分别为1.23m/s2和1.25m/s2。
图6为车辆紧急制动时车速和制动距离的仿真曲线（不考虑ABS对制动过程的影响）。图6中分别为缓速器参与和不参与工作时的曲线，初始速度为72km/h。从图中可以看出，缓速器参与制动时从开始到停车需要2.25s，制动距离为21.6m；而缓速器不参与制动时从开始到停车需要2.75s，制动距离为27.8m。制动时间缩短了0.5s，制动距离缩短了6.2m。
4 结束语
建立了重型车液力缓速器制动性能的仿真模型，并进行了缓速器各挡位和紧急制动的仿真计算。通过试验和仿真数据对比，证明了仿真模型的正确性。利用该仿真模型可以对安装液力缓速器的车辆进行制动性能预测，并为液力缓速器的开发与应用提供技术参考。
