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半掛車配件基于壓力和位移傳感器的汽車節胎系統时间:2020-03-26 半掛車配件基于壓力和位移傳感器的汽車節胎系統: 摘要:針對大噸位的運輸車輛(特別是半掛車)輪胎磨損嚴重,空載時造成輪胎無謂磨損及耗油等問 題,介紹了基于壓力和位移雙傳感器汽車智能節胎系統,通過機電一體化智能節胎的新方法,可以自適應 調節汽車在重載時掛車三橋12輪工作,而當空載時掛車均為單橋4輪工作「從而減少了約30 %的輪胎 磨損,實現節胎、節能、延長車輛的使用壽命和保證安全行車目的。
關鍵詞:壓力和位移傳感器;智能節胎;自適應調節 0引言
目前,國內公路運輸業成本高、利潤低是普遍存在的 問題。經過大量的調查得知,輪胎成本約占汽車總成本的 25%。以集裝箱運輸為例,在常規情況下,車輛行駛空載 和載重的里程比例為1: 1,在重載情況下,掛車部分的輪 胎所承受的是“總質量負荷'空載情況下承受的是“整備 質量負荷”(包括空集裝箱重量)。因此,輪胎不合理磨損 在所難免C
本文作者就此問題,設計研制了一套基于壓力和位移 雙傳感器感應的汽車智能節胎系統,通過機電一體化智能 節胎的新方法,可以自適應調節汽車在重載時掛車三橋12 輪工作,而當空載時掛車均為單橋4輪工作,從而減少了約 30%的輪胎磨損,實現節胎、節能、延長車輛的使用壽命和 保證安全行車的目的。
套能夠使大梁與輪軸之間產生距離變化的一種“擺動式阻 尼器”。電控制部分由壓力傳感器、行程開關、繼電器、單片 機及控制系統、3位四通電磁換向閥、位移傳感器及壓力開 關等部件組成。
1.2 半掛車配件工作原理
圖2所示為該系統控制原理框圖: 功率自動調節器 擺動式阻尼器 及其液壓傳動 系統 制動效果自動補償器 圖2系統控制原理框圖
其原理是:(1)當半掛汽車載荷減輕到某一重量時,智 能系統開始工作,壓力傳感器的電信號傳至繼電器,通過繼 電器來控制3位四通電磁換向閥的工作狀態和接通功率調 節器中的電磁閥,發動機的瞬時功率隨即增大,雙作用油缸 的活塞繼電器來控制3位四通電磁換向閥從零位開始動 作,經傳動臂、傳動桿推動擺動式阻尼器由水平位置向縱向 位置擺動:達到規定位移量后,半掛汽車大梁與輪軸之間 距離增大,前、后二橋脫離地面,呈懸空狀態,實現將三橋 12輪著地?L動轉換成為單橋4輪工作,達到節胎目的;
(2)當半掛汽車載荷增加到某一重量時,壓力傳感器的電 信號傳至繼電器,通過繼電器來轉換3位四通電磁換向閥 的工作狀態和接通功率調節環節的電磁閥,發動機的瞬時 功率隨即增大,雙作用油缸的活塞作復位移動,擺動式阻尼 器由縱向位置向水平位置擺動。達到規定位移量后,半掛 汽車大梁與輪軸之間距離復原,前、后二橋隨之落地,實現 三橋12輪著地滾動,保證車載重量與地面承重總是處于平 衡狀態。
2自適應調節和補償系統的設計
2.1功率自適應調節系統
功率自適應調節系統如圖3所示。 進氣口 真空泵 |發刼和 |繼電器 1 壓1 :功率調節器的電磁閥與3位四通電磁換向閥由共同 的繼電器來控制當擺動式阻尼器作水平位置向縱向位置 擺動或縱向位置向水平位置擺動時,功率調節環節的電磁 閥被接通,負壓經氣道拉動真空泵膜片和拉桿呈軸向移動, 帶動發動機供油搖臂實現發動機功率增大的目的:當 擺動式阻尼器完成水平位置向縱向位置擺動或縱向位置向 水平位置擺動的規定動作之后,行程開關關閉,功率調節環 節的電磁閥也關閉:3:,真空泵膜片在彈簧的作用下復位, 發動機功率隨之降低^
若車輛空載,則擺動式阻尼器處于縱向位置。當行車 中需要實施制動時,踏下剎車踏板,進氣閥開啟,壓縮空氣 迸人制動系統,推動氣壓開關接通,使3位四通電磁換向閥 開通,雙作用油缸的活塞作復位移動,前、后二橋隨之落地, 使行駛中的車輛保持良好的制動效果。在松開剎車踏板, 進氣閥關閉,氣壓開關隨即斷開的瞬間,制動效果自動補償 環節的行程開關關閉,使3位四通電磁換向閥轉換工作狀 態,雙作用油缸的活塞動作X,推動擺動式阻尼器由水平 位置向縱向位置擺動,前、后二橋脫離地面:
溫度/t
圖1熱敏電阻器電阻•溫度特性曲線
2.2 不利因素的消除 2.2.1激勵電流影響的消除
為了消除激勵電流的影響,測溫儀并不直接依賴于對 測溫電阻兩端電壓的測量精度,而是在儀器內部裝入了預 先標定過的參考電阻。將外置電阻(測溫電阻)和內置參 考電阻串聯供以同一電流,通過繼電器切換分別測出各電 阻兩端的電壓降。然后,比較這2個電壓值得到比值,由于 供電電流是一樣的,這一比值就是外置電阻和內置參考電 阻的比值。通過將內置參考電阻乘上這一比值就得到外置 電阻的阻值,即 (5) 式中下標.v表示外置待測參數;下標表示內置參考參 數。
基本測量電路如圖2。 圖2基本測量電路
采取這樣的措施后,不必知道恒流電流的具體數值,因 為它并不出現在具體計算中。也不要求恒流電流具有長期 穩定性,而只要求該電流在繼電器切換階段并未改變即可。 (上接第74頁>
4半掛車配件結束語
本文介紹的汽車智能節胎系統已申報專利,并已經推 廣應用,取得了較好的社會經濟效益。經過市場反饋和實 驗表明:該項技術減少了約30%的輪胎磨損,起到了延長 車輛使用壽命和保證安全行車的目的。 [2]張風珊.電氣控制及可編程序控制器[M].北京:中國輕工業 出版社,1999.48 -51. 通過這一方法,還可在一定程度上避免由放大器和 A/D轉換器的波動或不準確造成的誤差,因為這些誤差是 同時作用于外置電阻和內置參考電阻的。
2.2.2熱電動勢作用的消除
(1)使用交流激勵電流,并使用只檢測交流信號而抑 制直流電動勢的測量電路;
(2)定期關閉傳感器電流,并直接測量熱電動勢,這 種方法的問題在于,施加在傳感器上的激勵電流變化而導 致的自熱效應變化,從而導致誤差;
(3)測溫儀對外置電阻和內置電阻2個電阻均進行兩 次電壓的測量。一次電流正向流過;一次電流反向流過。 由于這2個電壓測量值(短期內)是恒定的,因此,將它們 相減就可以消除偏移電壓(包括由熱電勢產生的偏移電 壓)。具體來說,每次測量需要測量4個電壓值,即,外置電 阻(傳感器)在正向供電時的電壓,外置電阻在反向供 電時的電壓%2;內置參考電阻在正向供電時的電壓URl, 參考電阻在反向供電時的電壓由此得到比值 |