【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于制動器，涉及一種抗熱衰退的盤式制動器冷卻裝置及冷卻控制方法。
技術介紹
1、隨著社會的不斷發展，汽車工業毫無疑問已成為國民經濟重要的支柱產業。汽車制動器作為整車制動系統中主要的執行機構，其工作的穩定性對于車輛的整體安全性不言而喻。汽車行駛時，長時間連續制動和頻繁制動，會使制動器溫度過高，從而導致制動性能的熱衰退，摩擦系數下降，制動性能降低，制動盤壽命減少，易出現汽車剎車失靈情況，有可能引發嚴重的交通事故，造成人員傷亡和經濟損失，因此能夠實時監測盤式制動器制動性能，在摩擦系數過低不能正常工作時，預報警并對制動副強制冷卻以保證制動性能顯得尤為重要。
2、汽車盤式制動器冷卻方式分為風冷和液冷兩種，通風式制動盤的生產制造工藝規定高，成本較高，液冷式制動盤，其帶有用于水或者其他液體冷卻劑循環的冷腔，可在冷卻液沒有大量沸騰的情況下吸收制動熱，但是在高速應用中，液壓管道和制動盤冷腔連接處密封性要求很高，冷卻液存在泄露的可能，增加了系統的復雜性，且二者均不能對制動熱衰退實時識別，精準降溫?，F有的車輛制動熱衰退識別方法，僅考慮溫度對制動性能的影響，忽略了顆粒等其他因素的影響，預設溫度也僅是經驗數據，無法較為精確地識別制動性能狀態，制動效能衰退補償方法多是僅提供思路方法，沒有具體的摩擦系數曲線和熱衰退補償算法。
技術實現思路
1、為了實現快速對盤式制動器的制動副的強制冷卻，本專利技術提供一種具有冷卻機構的盤式制動器；同時，提供基于具有冷卻機構的盤式制動器的冷卻控制方法。>
2、一種具有冷卻機構的盤式制動器包括制動鉗機構、制動盤機構和軸6，所述制動盤機構包括軸向連接的左摩擦盤101、一對吸熱盤102、一對安裝盤114、位于一對安裝盤114之間的冷卻盤106和右摩擦盤115；改進如下：
3、所述冷卻盤106上沿著徑向均布開設有貫通內圓周的十條以上的徑向內冷道108和貫通外圓周的十條以上的放氣道109；與徑向內冷道108對應的冷卻盤106上沿著冷卻盤106的圓周由內向外設有兩圈以上的螺旋通道107，兩圈以上的螺旋通道107沿圓周貫通徑向內冷道108；
4、所述一對安裝盤114上沿著圓周分別均布開設有貫通安裝盤114的十個以上的制冷片孔105，與一對吸熱盤102相鄰的一對安裝盤114的側面上沿著圓周分別均布開設有十條以上的冷槽104；冷槽104的數量和制冷片孔105的數量相同，且一一對應；每條冷槽104的一端連通著制冷片孔105，每條冷槽104的另一端連通著安裝盤114的內圓周；
5、所述一對安裝盤114的每個制冷片孔105內分別設有半導體制冷片103，且十塊以上的半導體制冷片103與冷卻盤106上的十條以上的徑向內冷道108分別對應；
6、所述軸6的軸心線上開設有貫通的軸向進氣通孔110；軸6中部的凸環的圓周上均布開設有貫通軸向進氣通孔110的四個以上的徑向進氣道111；
7、所述軸6上的軸向進氣通孔110和均布的徑向進氣道111構成進氣通道，所述冷卻盤106上均布的徑向內冷道108和兩圈以上的螺旋通道107構成冷卻通道；
8、制冷工作時，所述安裝盤114上均布的半導體制冷片103通過一對吸熱盤102，將左摩擦盤101和右摩擦盤115的熱量傳遞到與冷卻盤106相鄰的半導體制冷片103的熱端面，制冷氣體由進氣通道進入，經過冷卻通道，對安裝盤114上均布的與冷卻盤106相鄰的半導體制冷片103的熱端面進行冷卻，最終實現對左摩擦盤101和右摩擦盤115的冷卻，交換了熱量的制冷氣體由放氣道109排出。
9、進一步限定的技術方案如下：
10、所述冷卻盤106上沿著徑向均布開設有貫通內圓周的二十條的徑向內冷道108和貫通外圓周的二十條的放氣道109；所述一對安裝盤114上沿著圓周分別均布開設有貫通安裝盤114的二十個制冷片孔105。
11、所述半導體制冷片103的材料為硅。
12、所述徑向內冷道108為內小外大的錐形通道，放氣道109為矩形通道，且放氣道109的寬度小于徑向內冷道108的寬度。
13、所述軸6中部的凸環的圓周上均布開設有貫通軸向進氣通孔110的八個徑向進氣道111，徑向進氣道111為矩形通道，且徑向進氣道111的寬度大于軸向進氣通孔110周長的1/16，小于軸向進氣通孔110周長的1/8。
14、所述與徑向內冷道108對應的冷卻盤106上沿著冷卻盤106的圓周由內向外設有三圈螺旋通道107。
15、基于所述具有冷卻機構的盤式制動器的冷卻控制操作步驟如下：
16、(1)建立摩擦系數計算模型
17、摩擦系數計算模型公式(1)如下：
18、
19、式(1)中，為摩擦系數一階微分函數；fn為法向壓力，單位為n；vr為相對速度，單位為m/s；μ為摩擦系數；t為制動盤表面溫度的函數，單位為℃；ρ為顆粒密度，單位為個/m2；r為顆粒半徑,單位為m；η為粗糙峰密度，單位為個/m2；r為粗糙峰半徑,單位為m；z為粗糙峰高度，單位為m；α＝a1,為待定系數；β＝a2/(a1a3)，為待定系數；δ＝a6/a1，為待定系數；λ＝a4/a1，為待定系數；γ＝a5/a1，為待定系數；a1、a2、a3、a4、a5、a6為待定系數；
20、(2)建立考慮盤式制動器的制動副間顆粒的制動盤表面溫度計算模型
21、制動盤表面溫度計算模型公式(2)如下：
22、
23、式(2)中，為制動盤表面溫度的一階微分函數；t為制動盤表面溫度的函數，單位為℃；t0為制動盤初始表面溫度，單位為℃；k＝a9，為待定系數；m＝a4a7/(a9ap)，為待定系數；n＝a8/a9，為待定系數；ap為制動塊的名義接觸面積，單位為m2；a7、a8、a9為待定系數；
24、(3)建立盤式制動器摩擦系數與溫度的瞬態摩擦模型
25、摩擦模型公式如下：
26、
27、式(3)、式(4)和式(5)中，ts為制動盤實時溫度，單位為℃；μs1為盤式制動器未熱衰退階段的制動副瞬態實時摩擦系數；μs2為盤式制動器熱衰退階段的瞬態制動副實時摩擦系數；t為制動時間，單位為s；tp為盤式制動器進入熱衰退階段的臨界時間，單位為s；tp為盤式制動器進入熱衰退階段的臨界溫度，單位為℃；c1、c2、c3為待定系數；
28、α′、β′、δ′為待定系數；
29、(4)確定控制目標，計算實時摩擦系數
30、取式(3)在t→+∞時的上極限值，分別代入式(4)、式(5)，再取式(4)和式(5)在t→+∞時的上極限值，得到盤式制動器制動副的穩態實時摩擦系數μs，穩態實時摩擦系數μs計算公式(6)如下：
31、
32、當汽車行駛時，采集實時溫度參數ts，將實時溫度參數ts代入摩擦模型公式(6)，得到穩態實時摩擦系數μs值；
33、(5)判斷熱衰退情本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有冷卻機構的盤式制動器，包括制動鉗機構、制動盤機構和軸(6)，所述制動盤機構包括軸向連接的左摩擦盤(101)、一對吸熱盤(102)、一對安裝盤(114)、位于一對安裝盤(114)之間的冷卻盤(106)和右摩擦盤(115)；其特征在于：
2.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述冷卻盤(106)上沿著徑向均布開設有貫通內圓周的二十條的徑向內冷道(108)和貫通外圓周的二十條的放氣道(109)；所述一對安裝盤(114)上沿著圓周分別均布開設有貫通安裝盤(114)的二十個制冷片孔(105)。
3.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述半導體制冷片(103)的材料為硅。
4.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述徑向內冷道(108)為內小外大的錐形通道，放氣道(109)為矩形通道，且放氣道(109)的寬度小于徑向內冷道(108)的寬度。
5.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述軸(6)中部的凸環的圓周上均布開設有貫通軸向進氣通
6.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述與徑向內冷道(108)對應的冷卻盤(106)上沿著冷卻盤(106)的圓周由內向外設有三圈螺旋通道(107)。
7.基于權利要求1所述具有冷卻機構的盤式制動器的冷卻控制方法，其特征在于，操作步驟如下：
8.根據權利要求7所述的冷卻控制方法，其特征在于：步驟(1)中，
9.根據權利要求7所述的冷卻控制方法，其特征在于：步驟(3)中，
...【技術特征摘要】
1.一種具有冷卻機構的盤式制動器，包括制動鉗機構、制動盤機構和軸(6)，所述制動盤機構包括軸向連接的左摩擦盤(101)、一對吸熱盤(102)、一對安裝盤(114)、位于一對安裝盤(114)之間的冷卻盤(106)和右摩擦盤(115)；其特征在于：
2.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述冷卻盤(106)上沿著徑向均布開設有貫通內圓周的二十條的徑向內冷道(108)和貫通外圓周的二十條的放氣道(109)；所述一對安裝盤(114)上沿著圓周分別均布開設有貫通安裝盤(114)的二十個制冷片孔(105)。
3.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述半導體制冷片(103)的材料為硅。
4.根據權利要求1所述一種具有冷卻機構的盤式制動器，其特征在于：所述徑向內冷道(108)為內小外大的錐形通道，放氣道(109)為矩形通道，且放氣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏道高，杜姍姍，王偉，尹最，杜升剛，李文龍，方兆鑫，徐玉福，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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