汽车制动系统中含气制动液的有效体积弹性模量研究

发布时间：2020-10-30 04:21

　　 液压系统普遍应用于各个场合,从机器人、航空航天等精密系统,到工厂机床、轧钢设备、车辆和工程机械等各种工业以及军工领域。汽车液压制动系统是各类车辆广泛配备的系统,是汽车的重要结构,关系到汽车的安全性能以及驾驶人和其它人员的生命安全。由于种种原因,汽车液压制动系统的制动液中往往含有气体,这些气体和制动液一起,形成了气液两相流。汽车制动系统是通过制动液来传递使车辆制动的机械能,如果气液两相流在制动液中出现,这将使制动液传递制动压力的能力削弱,严重影响制动系统的制动性能。制动液中含有气体,会使制动液的体积弹性模量降低,体积弹性模量是液压系统的一个重要的参数,反映了液压油传递工作压力的能力,制动液体积弹性模量的降低将会使制动系统的制动性能降低。本文对汽车制动系统中制动液的气液两相流现象和体积弹性模量进行研究。首先设计并搭建了一套汽车制动系统中制动液的气液两相流流型观测实验台架。其次,对制动液中气液两相流采用视频处理的方法进行流型识别,最后,对含气制动液的体积弹性模量进行研究。主要研究内容和结果为:(1)设计搭建了一套汽车制动系统中制动液的气液两相流流型识别及体积弹性模量检测实验台架。此实验是通过高速摄影机拍摄一段透明管的含气制动液视频,获取了含气制动液在不同车速下连续制动时的流型视频和压力数据,研究了制动时气泡的合并、溃灭、转换等演化现象。(2)探索一种基于视频处理的气液两相流流型识别方法。首先利用高速摄影机获取制动液气液两相流流型视频,高速摄影机选取的FPS为10000,可以保证在踩下制动踏板时,制动液高速运动的情况下,也能清晰地捕捉到不同流型的视频。再编写基于Vibe算法改进的运动目标检测算法、参数提取和流型识别算法,实现了对泡状流、弹状流、塞状流和环状流的分类。(3)结合液压制动系统的实际特点,推导出制动液的有效体积弹性模量模型。结合液压制动系统自身的特点、理想气体状态方程、亨利定律和质量守恒定律以及其它相关假设进行理论推导,推导出气体的体积、气体的体积弹性模量以及含气率和制动液的有效体积弹性模量等。(4)分析车速、流型、含气率和有效体积弹性模量之间的关系。通过分析不同车速下的流型,结果表明泡状流出现的频率最高。在本文研究的透明管道内,泡状流含量比越高,制动液的含气率越低,并且含气率最低点分布在车速30~40km/h之间,车速过高或过低都会使含气率上升。另外,制动液的有效体积弹性模量随含气率的升高而不断降低,且含气率高于1%并不断升高时,制动液的有效体积弹性模量要达到纯制动液的体积弹性模量所需的制动压力就会不断升高。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.41;U463.5
【部分图文】：

背景液压制动系统概述动系统是每辆车必须配备的系统，制动系统可使汽车受在现在汽车保有量剧增的情况下，汽车制动系统就显得驾驶人主动调节车速的行为，制动系统的合理使用可使发生一系列安全事故[4]。汽车制动系统更是汽车安全性能人员的生命安全。汽车制动系统具有优越性，其它汽车优越性，汽车强大的动力系统才能真正发挥作用。动系统按制动能量的传递方式，可分为液压式制动系统压式制动系统以及电磁式制动系统等[5]。其中液压式制动图 1.3 所示，液压制动系统主要是由制动踏板、制动器、制动液等组成，其中制动踏板、制动器和真空助力器是液部件，ECU 是电控部分的核心。

中国计量大学硕士学位论文1) 液压制动系统液压制动系统是在桑塔纳 3000 型 ABS 实验台的基础上改装而来，其实物如图 2.2 所示，桑塔纳 3000 型 ABS 试验台能满足基本的教学需求，但是很难达到本课题的实验要求，因此，需要对实验台架进行改装。首先，实验台架的电机，改换成了功率为 7.5KW、转速为 1500r/min 的三相异步电动机，这使实验可在时速 0~80Km/h 的范围内进行，其实物图如图 2.3 所示。其次，为了保证制动压力，当然也为了省力，给实验台架加入了一个真空泵，连同真空助力器一起进行助力产生更大的制动压力。真空泵的极限压力为 6.7×10-2Pa，抽气速率为 3.3m3/h，功率 370W，其实物如图 2.4 所示。制动液选用 DOT4 型制动液，其干平衡回流沸点大于 230℃，湿平衡回流沸点大于 144℃，完全满足实验要求。

中国计量大学硕士学位论文1) 液压制动系统液压制动系统是在桑塔纳 3000 型 ABS 实验台的基础上改装而来，其实物如图 2.2 所示，桑塔纳 3000 型 ABS 试验台能满足基本的教学需求，但是很难达到本课题的实验要求，因此，需要对实验台架进行改装。首先，实验台架的电机，改换成了功率为 7.5KW、转速为 1500r/min 的三相异步电动机，这使实验可在时速 0~80Km/h 的范围内进行，其实物图如图 2.3 所示。其次，为了保证制动压力，当然也为了省力，给实验台架加入了一个真空泵，连同真空助力器一起进行助力产生更大的制动压力。真空泵的极限压力为 6.7×10-2Pa，抽气速率为 3.3m3/h，功率 370W，其实物如图 2.4 所示。制动液选用 DOT4 型制动液，其干平衡回流沸点大于 230℃，湿平衡回流沸点大于 144℃，完全满足实验要求。
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本文编号：2861981