驻车制动自动调整系统的气路仿真研究.docx

驻车制动自动调整系统的气路仿真研究1驻车制动自动调整系统方案设计1.1驻车制动自动调整工艺①预打紧：利用驻车制动手柄操纵机构将制动手柄推至超过第二棘轮齿，利用调整螺母操纵机构对调整螺母进行拧紧，线位移传感器检测制动手柄运动位移，运动至第二棘轮齿处，停止拧紧，手柄回位。②实现制动器间隙自调：利用驻车制动手柄操纵机构将制动手柄提至第八棘轮齿处，再退回原位，如此反复3次。③终打紧：利用驻车制动手柄操纵机构将制动手柄再次推至超过第二棘轮齿，利用调整螺母操纵机构对调整螺母进行第二次拧紧，线位移传感器监测到手柄处于第二棘轮齿时停止，手柄回位。④检测：通过手柄操纵机构将制动手柄拉至二齿处，读取扭位移传感器输出的位移值，并与标准位移值做比较，若两者差值在允许范围内，则表示为合格;否则输出为不合格，并对相应车辆做上标记，重新调整。其中，步骤①的作用是对驻车制动系统进行预调整，给予拉索一定的预紧力。步骤②的作用是利用制动器间隙自调机构将制动器间隙调整到正常值。步骤③的作用是让拉索达到所需的预紧力。步骤④的作用是检测自动调整系统的调整结果是否合格[2]。1.2驻车制动自动调整方案气压传动的驻车制动自动调整系统的气路设计方案如图1-1所示。系统可分为两大部分：其一为驻车制动手柄操纵机构;其二为调整螺母操纵机构。工厂空压站的气压为0.6～0.8Mpa。压缩空气储存在储气罐6中，输出持续稳定的气压。对于驻车制动手柄操纵机构Ⅰ，压缩气体经过软管输送到比例减压阀7，比例减压阀将气体压力调节至所需气压，输出减压后的气体。常断式二位三通电磁换向阀8控制气路的通断，接收换向信号后，活塞杆推出，操纵手柄抬起，完成手柄抬起动作。电磁阀信号断开，压缩气体经过消音器排到大气，气缸在弹簧作用下带动手柄自动归位，完成手柄放下动作。对于驻车制动调整螺母操纵机构Ⅱ，提前设定好手动减压阀5的输出气压，常断式二位三通电磁换向阀8开启后气动马达4开始工作，拧紧调整螺母。调整螺母的拧紧程度与手柄的位置有关，在预打紧和终打紧时，手柄到达指定位置时，给予电磁换向阀8信号，断开气路，使气动马达停止工作，调整螺母不再被拧紧。至此，该套气压传动的驻车制动自动调整系统方案可完成手柄与调整螺母所需的所有动作。2气路仿真分析驻车制动自动调整系统的气压系统大部分安装在工作台上，只将气缸和气动马达连在长达10m气压软管的末端，其优点是操作十分方便。当气体在软管中流动时，因软管较长可能发生气路延时。若延时较长，可能会使调整工作进程缓慢，影响生产节拍，导致不能在规定的时间内完成相应的一系列动作。2.1理论分析生产线上给气缸供气的管道常采用尼龙管或PV管，不具有保温隔热的作用，与外界存在热交换，因此管内外的温度T可视为不变，将其近似视为等温管流。对于可压缩气体管道流动来说，必须考虑摩擦损失。气体沿等截面管道流动时，由于摩擦阻力存在，使其压强、密度发生改变，因此气流流速沿程也将变化。根据达西公式可知，在dl微段上的单位质量气体摩擦损失为：将摩擦损失加入一维恒定流的欧拉运动微分方程式中，得到气体管路的运动微分方程式：流体运动有两种运动状态，分别为层流和紊流。层流常见于很细的管道流动，或低速、高黏流体的管道流动。所用的软管直径d=4mm，管径很细，因此空气在管道内做层流。层流的沿程阻力系数：式中：Re—雷诺数，圆形光滑管道雷诺数Re=2320。当电磁阀关闭时，管道内的压强为标准大气压，即。电磁阀打开，管道内充入大量空气，管内压强最终与电磁换向阀处的压强平衡，为了保证调整系统在工厂气源给予最低压强0.6MPa也能正常工作，将压强设定为0.4MPa，即。在室温为20℃时，T=293K。管路直径d=4mm，管道长度l=10m。空气R=287J/（kg某K）。由式（3-11）可得出质量流量kg/。在此期间内，由理想气体状态方程可知，压强由0.1MPa增大到0.4MPa，则管内空气质量同样增大4倍。设电磁阀打开之前管内空气质量为m，则此时管内空气质量为4m，质量变化：由式（3-12）及式（3-13）得到质量kg，延迟时间t=0.09。即电磁阀出口压强比气缸压强快0.09到达0.4MPa，相较于整个生产节拍来说时间很短，不影响系统正常工作。2.2仿真验证AMEim是一款广泛应用于液压和气压的仿真软件，不仅可以利用现有的图像化建模方式直接建模，也可以根据元件库里的元件自行模拟仿真新的模型，提高了设计的创新性和质量[3]。现有的AMEim气动图库里可用的气动模块较少，可使用它提供的气动元件设计库（PCD）对所需元件自行建模[4]。建模的图形包括二位三通换向阀、减压阀、气缸和制动手柄，建模之后需要对各个子元件设置参数，以便系统模型更加精确，驻车制动手柄操纵机构的PCD模型如图2-1所示。换向阀通过阶梯信号在特定时间通过作用力推动活塞移动