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汽车真空助力制动原理和真空泵_图文

 

  汽车真空助力制动原理和真空泵_机械/仪表_工程科技_专业资料。真空助力制动原理 及其真空泵 真空助力制动原理 一、制动系统概述 常规制动系统主要由两部分组成: Actuation (真空助力器带制动主缸总成) Foundation(盘式制动器总成 & 鼓式制

  真空助力制动原理 及其真空泵 真空助力制动原理 一、制动系统概述 常规制动系统主要由两部分组成: Actuation (真空助力器带制动主缸总成) Foundation(盘式制动器总成 & 鼓式制动器总成) ? 制动系统按作用可分为: – 行车制动系统 – 驻车制动系统 ? 我们公司SUV的制动系统是液压式制动系统 真空助力制动原理 真空助力制动原理 真空助力器图示 真空助力器 刹车油壶 制动主缸 真空助力制动原理 二、真空助力器作用 ? Actuation :真空助力器 + 制动主缸 ( 省 力 + 制 动 ) ? 真空助力器:将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸 的输入力。 ? 制动主缸:将真空助力器的输出力转化为液压输出到制动管 路。 总结为一句:将机械力转化为液压力 真空助力制动原理 ? 举例: –已知条件: 制动液压P为9MPa 主缸缸径D为23.81;主缸的效率n2为0.95; 助力器助力比R为3.4;助力器的效率n1为0.9; 制动踏板杠杆比i为4 –计算:踏板力 –主缸输入力 F = P×(D2×π/4) / n2 = 4218N –助力器输入力 F1 = F2 / R / n1 = 1378N –踏板力 FP = F1 / i = 344.5N 500N 真空助力制动原理 三、真空助力器结构与工作原理 ? 真空助力器结构 真空助力器结构图 真空助力制动原理 三、真空助力器结构与工作原理 ? 线) 内外腔气室相通 真空阀门A开启 空气阀门B关闭 自然状态 真空助力制动原理 ? 自然状态时,在阀圈弹簧和支撑弹簧的共同作用下,真空阀口A处于开启 状态,而空气阀口B处于关闭状态,所以,真空助力器的前后腔是连通的 ,同时它们又是与大气隔绝的。 – 真空阀口A:阀圈底面与活塞外壳之间的间隙 作用:连通前后腔 – 空气阀口B:阀圈底面与止动底座之间的间隙 作用:连通后腔与大气 ? 若发动机正在工作,由真空泵产生的真空会将真空助力器的真空阀(通 常为单向阀)吸开,此时前后腔都处于真空状态。 真空助力制动原理 三、真空助力器结构与工作原理 ? 线) 内外腔气室隔开 真空阀门A关闭 外界空气 空气阀门B开启 中间工作状态 真空助力制动原理 ? 中间工作状态时,来自制动踏板的力推动操纵杆向前运动,止动底座也 随之运动,使真空阀口A关闭,将前后腔隔离,接着空气阀口B开启,大 气进入后腔,由此产生的前后腔压差推动膜片、膜板带着活塞外壳向前 运动,此时,装配在推杆组件里的反馈板同时受到止动底座和活塞外壳 的推力作用,再通过推杆组件施加在主缸第一活塞上,主缸内产生的油 压一方面传递给制动轮缸,另一方面又作为反作用力经由助力器传递回 制动踏板,使司机产生踏板感。 真空助力制动原理 三、真空助力器结构与工作原理 ? 线) 内外腔气室隔开 外界空气 空气阀门B关闭 平衡状态 真空助力制动原理 ? 果制动踏板力保持不变,在经由反馈板传递的主缸向后的反作用力和膜 片 + 膜板 + 活塞外壳 + 阀碗 + 支撑弹簧 + 阀圈向前运动趋势的共同 作用下,空气阀口B封闭,达到平衡状态。此时,任何踏板力的增长都将 破坏这种平衡,使空气阀口B重新开启,大气的进入将进一步导致后腔原 有真空度的降低,加大前后腔压差。 ? 真空助力器的工作过程是一个动平衡的过程。 真空助力器工作原理 三、真空助力器结构与工作原理 ? 线) 内外腔气室相通 真空阀门A开启 外界空气 空气阀门B关闭 松开制动状态 真空助力制动原理 ? 松开踏板,在阀圈弹簧的作用下,操纵杆带动止动底座向后 运动,首先关闭空气阀口B,继续的运动将开启真空阀口A, 助力器前后腔连通,真空重新建立。与此同时,在回位弹簧 的作用下,膜片 + 膜板 + 活塞外壳组件回到初始位置。 真空助力制动原理 四、制动主缸结构与工作原理 ? 补偿孔式主缸结构 真空助力制动原理 ? 主缸死行程定义(补偿孔式): 真空助力制动原理 ? 主缸第一活塞组件结构: ? 第一活塞限位底座与调节螺杆之间可以相对运动,第一活塞在推力的 作用下,压缩回位弹簧向前运动,调节螺杆起辅助导向作用 ? 第一活塞组件的高度直接影响第二腔的死行程。 真空助力制动原理 ? 补偿孔式主缸工作过程(1): 自由(非工作)状态: 主皮碗位于补偿孔和供油 孔之间,压力腔和供油腔 通过这两个孔相连,主缸 没有油压输出。 自然状态 真空助力制动原理 ? 补偿孔式主缸工作过程(3): 建压状态: 第一阶段:来自第一活塞的推力推动第一 、二活塞组件向前运动,主皮碗唇边将两 个补偿孔封闭。 第二阶段:继续推动活塞,因第二回位弹 簧抗力小于第一回位弹簧,故先被压缩, 第二压力腔先建压。此时第一压力腔内的 制动液未被压缩,故第一腔没有液压。 第三阶段:继续推动活塞,来自第二压力 腔的液压作用到第二活塞上产生的反作用 力加上逐渐增大的第二回位弹簧抗力之和 大于第一回位弹簧的抗力,使第一回位弹 簧被压缩,第一腔也开始建压。 工作状态 真空助力制动原理 ? 补偿孔式主缸工作过程(3): 泄压状态:当制动踏板 松开后,在两个回位弹 簧的作用下,活塞迅速 回退,这时在压力腔容 易形成真空。为了消除 真空,必须让供油腔内 的制动液快速地补充到 压力腔。这时通过活塞 上的过油孔制动液由供 油腔进入到压力腔,使 制动回路压力降低。 泄压状态 1.概述 ●真空伺服制动是液压制动驱动机构的一种常用结构型式,其动力源为真空。 ?对于传统汽油发动机车辆,其进气歧管可以产生较高的真空负压,可以直接为 真空伺服系统提供真空。 ?对于柴油机发动机车辆,其进气歧管不能提供足够的真空负压,需要另外配备 真空泵来保证真空伺服系统正常工作。 ?对于汽油涡轮增压发动机或汽油直喷发动机,其进气歧管也不能保证提供稳定 可靠的真空负压,因此也需要配备真空泵。 ●节气门开度与真空度的关系 节气门开度较小,进气歧管内会产 生较强的真空效应,从而产生较大 的真空度。 节气门开度较大,且发动机转速较 低时,进气歧管内的真空效应较弱 ,产生线 助力器线.真空伺服系统工作原理 伺服制动系是在人力液压制动 系的基础上加设一套动力伺服系统 而形成的, 即兼用人体和发动机作 为制动能源的制动系。在正常情况 下,制动能量大部分由动力伺服系 统供给,而在动力伺服系统失效时 ,还可全靠驾驶员供给(既有伺服 制动转变成人力制动)。按伺服 系统的输出力作用部位和对其控制装置的操纵方式不同,伺服制动系可分 为助力式(直接操纵式)和增压式(间接操纵式)两类。前者中的伺服系 统控制装置用制动踏板机构直接操纵,其输出力也作用于液压主缸,以助 踏板力 之不足;后者中的伺服系统控制装置用制动踏板机构通过主缸输 出的液压操纵,且伺服系统的输出力与主缸液压共同作用于一个中间传动 液缸(辅助缸) ,使该液缸输出到轮缸的液压远高于主缸液压。 伺服制 动系又可按伺服能量的形式分为气压伺服式、真空伺服式和液压伺服式三 种,其伺服能量分别为气压能、真空能(负气压能)和液压能。 23 3.汽车用真空泵分类 ?按驱动方式分类 机械式:采用键连接或皮带连接等方式将发动机动力传递至真空泵。 电动式:采用电机直接驱动真空泵运转。 ?按结构形式分类 旋片式 活塞式 隔膜式 ?按控制方法分类 可控式:无压力传感器,控制单元根据负荷、转速、节气门位置等参 数计算实时真空度,并将其与进气歧管压力模型曲线进行比对,以控 制真空泵工作。(应用车型:GOLF、BORA、Audi A3) 可调式:有压力传感器,控制单元将测量数据与存储的规定值进行对 比,以控制真空泵工作。(应用车型:Passat2001、Audi A4、A6) 24 3.汽车用真空泵分类 ?常用结构型式对比 膜片泵 叶片泵 摇摆活塞泵 摩擦及温升 连续工作时长 噪音 低磨擦 温升速度低 100%连续工作小时 200小时 60db 高磨擦 温升速度快 100%连续工作时间 0.25小时 63db 噪音高,可连续工作 时间短,主要作为辅 助真空源。 磨擦低 温升速度尚可 100%连续工作时间 0.5小时 60db 噪音,成本和连续工 作时长较均衡,既可 以作为辅助真空源, 也可应用于中低档车 的独立真空源。和记娱乐。 潜在应用领域 噪音低,成本高,工 作时间长,主要作为 独立真空源,应用于 中高档车。 25 4.旋片式真空泵工作原理 真空泵主要由泵体、转子、叶片以及进排气口等部分组成,如图所示。 以单叶片真空泵为例,当驱动扭矩通过发动机凸轮轴和真空泵连接器来使转 子旋转,从而带动塑料的单叶片沿着真空泵容腔的轮廓,并以容腔的偏心位 置进行转动,图4位置的单叶片的上侧分为两个容腔,左侧为真空腔,随着 单叶片的旋转其容腔的容积越来越大,从而产生真空度同时通过与真空助力 器相连接并带有单向阀的进气口使真空助力器增加真空度,右腔为压缩腔, 随着单叶片的旋转其容腔的容积越来越小,将润滑油和从真空助力器中抽取 的空气压缩到发动机。来自发动机的润滑油从转子中心进入来润滑真空泵容 腔和相应的部件,并起到对单叶片上的浮动端子和容腔轮廓之间的密封作用 。 26 旋片式真空泵工作原理 旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机 械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33× 10-2 (Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可 以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。 它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、 化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。 旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体, 若附有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝性 气体。但它不适于抽除含氧过高的,对金属有 腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒 尘埃的气体。 旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设 备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级 和双级两种。所谓双级,就是在结构上将两个 单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得 较高的真空度。 旋片泵的抽速与入口压强的关 系规定如下:在入口压强为1333Pa、1.33Pa和 1.33× 10-1(Pa)下,其抽速值分别不得低于泵 的名义抽速的95%、50%和20%。 如图为旋片泵的工作原理示意图。旋片泵主要由 泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的 腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相 切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二 个旋片。旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端 与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内 壁滑动。 两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙 形空间分隔成A、B、C三部分,如图所示。当转子按 箭头方向旋转时,与吸气口相通的空间A 的容积是逐 渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间 C的容积是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空 间B的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于 空间A的容积是逐渐增大(即膨胀),气体压强降低, 泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强,因此 将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时,即转至空间 B的位置,气体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与 排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时,排气阀 被压缩气体推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。 由泵的连续运转,达到连续抽气的目的。如果排出的 气体通过气道而转入另一级(低真空级),由低真空 级抽走,再经低真空级压缩后排至大气中,即组成了 双级泵。这时总的压缩比由两级来负担,因而提高了 极限真空度。