自动控制系统

大型货车制动过热自动控制系统刹车现象大型货车制动过热自动控制系统第一节制动系统分析与刹车过热问题第二节国内外对制动过热研究现状第三节自动控制系统功能设计第四节自动控制系统硬件设计第五节自动控制系统软件设计第六节应用前景第一节制动系统分析与刹车过热问题一般车辆都采用防抱死制动系统,它是一种主动安全装置，其英文名称是Anti-lockBrakingSystem（防锁死制动系统）或Anti-skidBrakingsystem（防滑移制动系统），缩写为ABS。防抱死制动系统（ABS）是根据车轮转动情况，随时调节制动压力来防止车轮抱死滑移，如图1所示。大型货车制动系统图1防抱死制动系统的组成框防抱死制动系统是一种主动安全装置，其英文名称是Anti-lockBrakingSystem（防锁死制动系统）或Anti-skidBrakingsystem（防滑移制动系统），缩写为ABS。防抱死制动系统ABS组成如图2所示。图2防抱死制动系统ABS组成简图盘式制动器现代车辆前轮大部份采用了盘式制动器，不过在高级轿车中前后轮都采用了盘式制动器，盘式制动器4所示。4盘式制动器盘式制动器采用两个制动片和一个制动盘来产生使车辆制动所必要的摩擦力图5图6盘式制动器上，制动片垂直作用在制动盘上鼓式制动器鼓式制动器有一个铸造的制动鼓，制动鼓由螺栓连接在车轮上并随车轮转动。在制动鼓内，有一组制动蹄安装在制动底板上。其他的部件也安装在制动底板上，包括液压轮缸，弹簧以及联接元件。制动蹄上附有摩擦材料，制动时摩擦制动蹄与制动鼓的内表面接触（如图5）。当制动时，制动蹄受到力的作用张开，与制动鼓的内表面发生摩擦。图7鼓式制动器制动蹄与摩擦片制动器的摩擦片与制动鼓之间产生的摩擦使车辆制动。制动器有多种形式的摩擦片。摩擦片是铆接或粘接在制动蹄上的（如图8a），第一制动蹄上的摩擦片长度要短一些，第二制动蹄上的摩擦片则覆盖满整个制动蹄，因为它的负荷也比较大。除此之外，现在所用的摩擦片是贴实在制动蹄上的，可以使摩擦片的中段部位稍微突起。这种设计使得摩擦片和制动鼓之间的接触更容易。当制动蹄上压力增大时，摩擦片随制动蹄发生轻微弯曲，使接触面增大。如图8b，为一个典型的制动器摩擦片和其最厚的部位。图8制动蹄与摩擦片第二节国内外对制动过热现状研究国外研究现状1国外多采用为车辆安装辅助制动装置的方法,能较好地提高制动效果,但由于我国道路地形复杂,该装置的实际使用效果并不是很理想。2采用改良刹车片的材料,虽然效果较好,但材料研制复杂、成本较高,使用并不普遍。国内现状1驾驶员为了降低运输成本,都会在车上安装一个高位水箱，利用其高位产生的压力将其传送到刹车毂上，从而冷却车毂2利用刹车本身的气压来实现刹车淋水冷却。3有刹车淋雨刹车过热问题的存在1行车过程中司机要根椐当时的具体情况来控制水箱开关，而且水箱的高度有限，压力太小，时常会出现喷嘴堵塞现象，从而达不到预想的效果，同时也要分散司机行车过程中的注意力。2这种方式对水箱等配件的密封性能和受压能力要求高，容易损坏水箱等配件，为了更好地解决大型货车制动安全问题,保持刹车系统性能稳定第三节自动控制系统功能设计本课题设计了一种大型货车制动过热自动控制系统装置。通过对国内外刹车过热问题采取的解决方法的研究,最好的解决方案是设计出了一套大型货车制动过热自动控制系统,该系统由温度检测单元、液位检测单元、人机接口单元以及单片机控制单元等部分组成手动模式简易流程图主程序简易流程制动液制动液在制动系统中起着非常重要的作用，制动液的液压把驾驶员脚的移动传递到每个制动器的轮缸和活塞。制动液不可压缩，而气体是可压缩的。如图5-2-7所示，制动液压系统中的任何气体都是随着压力的增加可压缩的，它将减小所能传递的压力。所以保持液压系统中没有任何气体是非常重要的。为了达到目的，气体必须从制动系统中排除，这个过程叫制动系统的排汽。自动模式简易流程图5该系统的功能设计1)有遥控功能，有手动和自动两种工作模式。2)在自动模式下，行驶或者制动过程中，温度传感器感应到温度，当温度大于80度小于120度时,大型货车制动过热自动控制系统就会自动打开一个电磁阀并且水泵吸水,通过喷头喷水冷却刹车毂;当大于120度小于150度时,大型货车制动过热自动控制系统就会自动打开两个电磁阀,水泵吸水,通过喷头喷水冷却刹车毂;大于150度时，大型货车制动过热自动控制系统就会自动打开三个电磁阀，水泵吸水,通过喷头喷水冷却刹车毂，并且系统就会自动报警.驾驶者可采取措施.3）对各个车轮的温度实时检测，二极管绿灯亮表示车轮温度到达80度，二极管两灯亮表示车轮温度在120度至150度之间，闪烁二极管三灯亮表示车轮温度大于150度，由此提醒驾驶者。4）在手动模式下，通过对各个车轮温度的实时检测，可以对单个车轮的喷水设施进行控制，以解决转向刹车时单个车轮温度过高的问题。5)当水箱中的水用完，位置传感器检测到，系统就会自动报警，制动过热自动控制系统停止工作。第四节自动控制系统硬件设计1主控单元设计AT89C51单片机2温度检测单元设计图5-2-12同位行程中的压力平衡图5-2-13第一活塞制动液的补偿3液位检测单元设计4人机接口单元设计PT2262发射模块PT2272接收模块双缸制动主缸即是在一个主缸内有两个独立分开的油缸。当其中一个油缸失效时，另一个油缸仍能继续工作。如图5-2-14，为一个典型的双缸制动主缸的结构。其中一个油缸用于前轮制动器，另一个油缸用于后轮制动器。值得注意的是该系统中旁通孔的作用相当于补偿油孔。除了两个油缸的压力是独立形成的外，双缸制动主缸的工作原理和前面所描述的单缸结构的工作原理相同。第一油缸由制动踏板的推杆施压，第二油缸通过两个缸体之间弹簧和第一油缸形成的液压来施压。这种系统也称为串联主缸。注：双缸式制动主缸分别有两个活塞来产生压力，如果其中一油缸失效，另一油缸仍能使车辆制动。第五节自动控制系统软件设计制动系统常用的一种布置形式是采用对角线布置。在这种对角线布置的制动系统中，右前轮和左后轮上的制动器联接在一个制动主缸上，左前轮和右后轮上的制动器联接在另一个制动主缸上。这种布置方式的目的是：在一个制动主缸失效时，仍能确保对其中一个前轮和一个后轮制动器进行制动。第六节应用前景1.制动钳及活塞的检修2.滑动销钉、销钉螺栓和销钉防尘套的检修3.制动盘的检修4.刹车片的检修与更换5.组装1.制动钳及活塞的检修（1）检查缸体内表面是否有划伤腐蚀磨损损坏或出现异物，如果出现任何上述情况应更换缸体。（2）腐蚀及异物所造成的小损伤可用细金刚砂纸打磨内表面来消除，必要时更换缸体。（3）检查活塞是否划伤腐蚀磨损损坏或出现异物，如果出现上述任何一种情况应更换活塞。注意：如果活塞滑动表面有电镀层，即使表面已腐蚀或粘有异物也不要用金刚砂纸打磨2.滑动销钉、销钉螺栓和销钉防尘套的检修（1）检查缸体内表面是否有划伤腐蚀磨损损坏或出现异物，如果出现任何上述情况应更换缸体。（2）腐蚀及异物所造成的小损伤可用细金刚砂纸打磨内表面来消除，必要时更换缸体。（3）检查活塞是否划伤腐蚀磨损损坏或出现异物，如果出现上述任何一种情况应更换活塞。注意：如果活塞滑动表面有电镀层，即使表面已腐蚀或粘有异物也不要用金刚砂纸打磨3.制动盘的检修（1）检查制动盘摩擦面是否有粗糙裂纹或剥落。（2）使用百分表测量其端面跳动量。至少使用两个螺母将制动盘紧固在轮毂上，测量前确认车轮轴承轴向间隙应在规定值以内，其最大跳动量应为0.07mm（0.0028in）。若跳动量超出规定可用就车式制动盘车床车削制动盘。4.刹车片的检修与更换拆下总泵储液罐盖，拆下销钉螺栓，向上打开缸体然后将刹车片保持架及内外衬片一同拆下，使用真空吸尘器清洁刹车片以将空气中微粒及其它物质造成的损害降低到最低限度。注意：（1）在缸体拆开的情况下不要踏下制动踏板，否则活塞会被弹出。（2）注意不要损坏活塞防尘套或将机油弄到制动盘上，每次更换刹车片时都要更换衬片。（3）若衬片生锈或橡胶层剥落应以新衬片更换。（4）除非解体或更换制动钳总成否则不要拆卸连接螺栓，在这种情况下可用绳索吊住缸体以免拉伸制动软管。（5）表面修整、更换制动鼓或制动盘后，更换刹车片后，或在行驶很少里程就出现制动发软时，都应磨合制动结合面。5.组装（1）将活塞密封圈嵌入缸体槽内。（2）将防尘套一端装在活塞上并将另一端压入缸体上的槽内然后安装活塞。（3）正确装好活塞防尘罩。（4）可靠地将制动软管安装到制动钳上。（5）装上其它零件并拧紧所有螺栓。三、液压制动传动装置零件的检修1.主缸的检修2.主缸装配的注意事项3.轮缸的检修4.主缸、轮缸效能试验1.主缸的检修（1）检查缸筒内壁工作面磨损状况：工作面上不允许有麻点和划痕，若圆柱度误差大于0.025mm，或缸筒内壁磨损大于0.12mm，或泵筒与活塞配合间隙大于0.15mm时，应更换新件或镶套修复。镶套时，套的材料应选用灰铸铁，压入时，两接触表面可涂一层环氧树脂或白漆。压入后，镗削至标准尺寸，选配标准活塞。（2）当检查活塞与缸筒配合间隙过大时，如果是由于活塞磨损过多而造成的，只需要换活塞即可。（3）检查缸筒内壁上的锈蚀、麻点，如果不在皮碗行程内时，允许继续使用。（4）检查缸体，不得有任何性质的裂纹、缸口、破损等损伤。轻微者应予焊修，严重者应予更换。（5）检查活塞上的星形阀是否松脱、破裂，否则重铆或更换。（6）检查出、回油阀门是否失效，皮碗、密封圈是否发胀、变形、破损，防尘罩损坏时，一律更换新件。（7）检查主缸、轮缸回位弹簧，应正直、弹力大，并按规定技术条件进行检验，不合要求时，一律更换。2.主缸装配的注意事项（1）主缸装配时，应特别注意清洁。装配前，所有零件应用制动液或酒精清洗干净。切不可用煤油或汽油清洗。（2）主缸装复后，用推杆推动活塞数次，检查其运动和回位是否灵活自如，活塞是否能回到原位。然后再放松推杆，用一根细铁丝检查回油孔、补偿孔是否畅通，如果被皮碗封闭，应及时查明原因并予以排除。否则将使制动产生发咬的现象。3.轮缸的检修（1）轮缸主要零件的检修与主缸相同要注意在更换轮缸时，其规格必须与原车轮缸相同。（2）同一车桥上的两只轮缸的内径必须相同，以保证得到相等的制动力，防止制动跑偏。（3）放空气的螺套锥面应平滑、规整，不得有凹槽和破损，否则应予修复。（4）轮缸弹簧技术要求应符合规定。4.主缸、轮缸效能试验为了检验主缸和轮缸的修理质量，保证主缸、轮缸工作的可靠性，主缸和轮缸修复后，必须进行密封性和承压试验。在主缸、轮缸和液压管路装复后，向其管路加压，使压力达到8.82×103kPa，并保持3min，在此时间内，制动主缸及油管接头不得漏油，油压下降不超过2.94×102kPa为合格。四、液压制动系统空气的排除液压制动系统修复安装后，由于管道中存留大量的空气，如不及时排除，会造成制动的失效。排气时，首先把主缸加满制动液，然后旋出轮缸的放气螺钉，用一根皮管装在放气螺套上；另一端插入盛有制动液的容器中。这时需二人协同进行，一个人在驾驶室内，连续踏下与放松制动踏板数次，直至踏板一次比一次增高，且踏不下去时为止。这时要用力踏踏板。另一人在车下把轮缸放气螺套稍旋松，此时空气随制动液一起排出。同时，踏板慢慢下降。当要接近到底时，立即把放气螺套旋紧。然后再踏动踏板，如此连续进行数次，直至放出的制动液中无气泡为止。排气过程中，必须随时检查主缸储油室内的液面高度，并不断加注制动液。空气排除后，储油室液面距加油口15mm～20mm，同时，要注意储油室螺塞的通气孔必须通畅，以免影响储油室的气压。排气过程中，两人要密切配合，在放空气螺套未旋紧时，切不可抬起踏板，否则空气又乘机而入。排气时，一般由最远的一个进行，应按右后轮、左后轮、右前轮、左前轮的顺序进行。北京BJ212前轮有两个轮缸，排气时，应先上后下进行。第三节鼓式制动器一、鼓式制动器工作原理二、鼓式制动器的检修1.自增力制动器自增力机构是一个能将较小的力转换成较大的力的装置，现在大多数的汽车，自增力制动器是通过制动轮缸内的液压力使制动蹄向外张开的。制动轮缸内