液压盘式刹车的响应特性及其优化

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐化液压盘式刹车的响应特性及其优化Responsecharacteristicofhydraulicdiscbrakeanditsoptimization陈博，兰辉敏，谭亮CHENBo，LANHui．min，TANLiang(兰州理工大学机电工程学院，兰州730050)摘要：针对目前液压盘式刹车在调节制动力的过程中还存在响应滞后等问题，对液压盘式刹车的响应特性进行了优化研究：分析了钻进作业时液压盘式刹车工作制动工况。建立了制动力控制系统的数学模型，研究了影响响应特性的参数并提出优

2、化方案。在MATLAB／simuIlnk中对优化前后的系统做仿真试验并对比了优化前后的响应特性。仿真结果表明：优化后系统响应特性提高了43％，响应特性明显改善，响应滞后得以解决。关键词：液压盘式刹车；制动力矩；响J亚特性；优化中圈分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1009-0134(2014)09(下)-0033-04Doi：10．3969／j．Issn．1009-0134．2014．o9(下)．100引言和减速三个几段。从而在钻进过程中，当钻速或钻压过大时，需增大制动力矩，减小钻速或钻液压盘式刹车技术是上世纪

3、80年代发展起来的四大钻进装备新技术之一n。液压盘式刹车的性压，称为工作紧刹制动；当钻速或钻压过小时，需减小制动力矩，增大钻速或钻压，称为工作松能对于保证钻进作业安全及钻进质量，满足钻进刹制动；当钻速和钻压与期望值相等时，需保持工艺需要，提高经济效益起到重要作用；尤其是制动力矩不变，保持钻速和钻压不变，称为工作近年来，随着油气勘探开采的难度加大及自动化固刹制动。综上，工作制动在钻进过程中有以上钻进技术的发展，刹车系统的性能在钻进作业中三个工况，下文简称为紧刹、固刹及松刹工况。所起的作用越来越重要。目前国内外重型钻机全

4、液压盘式刹车系统由制动执行机构、液压部要求配备盘式刹车，部分已使用中的钻机也要站、控制台等组成，制动执行机构包括工作钳、求由原来的带式刹车改装为盘式刹车。液压盘式安全钳、钳架和刹车盘。其中调节工作制动力的刹车性能的核心是工艺特性u，其主要指标之一是控制系统由放大器、比例减压阀、单作用液压响应特性。国内已对液压盘式刹车的响应特性进缸、工作钳等构成，是一个开环控制系统；通过行了一定的研究，但其在钻压、钻速等的调节控制流入或流出液压缸液压油油压实现对工作制过程中还存在着响应滞后问题I，导致钻井过程中动力大小的调节。工作钳开

5、始产生制动力的瞬易出现溜钻、制动冲击、钢丝绳易损坏等现象。间，刹车块与刹车盘间隙为0，此时液压缸柱塞的因此需对响应特性做进一步研究，以改善响应特位移、速度及加速度均为0，液压缸为容积不变的性并解决响应滞后问题。本文建立了液压盘式刹密闭容腔。当有油液流入该容腔时，容腔内油液车制动力控制系统的数学模型，优化研究系统响被压缩引起油压升高；当有油液流出该容腔时，应特性后得到了优化设计方案，对比系统优化前容腔内油液膨胀引起油压降低。紧刹工况下，油后的响应特性以判别优化效果。压增大；松刹工况下，油压减小；固刹工况下，1液压盘式刹

6、车系统油压不变。在整个工作制动过程中，油压在最小1．1液压盘式刹车工作制动工况分析及油压变化油压P和最大油压P一间变化。液压盘式刹车有以下四种功能：紧急制动、1．2液压盘式刹车数学模型工作制动、驻车制动和防碰天车制动u⋯。钻进作液压盘式刹车的响应特性是指制动力跟随司业中的钻压与钻速调节是靠工作制动完成的。从钻操作的性能⋯。盘式刹车响应特性的优化研究主钻进动力学分析可知钻进过程要经历加速、匀速要是对制动力调节系统快速性的优化研究，也即收稿日期：2014-04-21作者简介：陈博(1965一)，女，硕士，高级工程师，研究

7、方向为机械设计理论及机电一体化技术。第36卷第9期2014—09(下)【33】学兔兔www.xuetutu.coml匐化提高快速性缩短调节时间，但调节时间也不能太CipPL+V=小，否则会使给定控制信号调节范围变窄。调节制动力大小的控制系统的输入是给定电压信号或l=+=(7)刹把转角，输出是制动力矩。当要研究单输入输式中：Q为比例减压阀出油口流量，m3／s；出系统的快速性时，数学模型采用传递函数表达为流量增益，m／s；K为流量一压力系数，m，式比其他方法更方便。液压缸输出力通过杠杆(N·S)：P为比例减压阀出口压力，

8、Pa；P为负载传递给刹车块产生正压力，进而产生制动力矩；压力，Pa；QL为负载流量，m／s；RH为液阻，从液压缸输出力到制动力矩只有比例环节H，不128／al：—_，为粘性系数，l为管路长度，d为管会加快或变慢控制系统的快速性，因此将液压缸～冗d’输出力作为系统的输出不会对响应特性产生影AfA

9、d路直径；C为液容，i+，A为内截面响，同时可简化