賴建生

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 廣東·廣州 510642）

摘 要 為了研究B5-15電渦流緩速器的性能，將其放置在電渦流緩速器實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了制動性能試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，B5-15的制動力矩最大能達(dá)到1227.8N·m，最大功率為200.79kw，證實(shí)該款電渦流緩速器達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，制動性能較理想。但同時也發(fā)現(xiàn)其熱衰減較快，制動100S后制動力矩迅速衰減了52%。

關(guān)鍵詞 電渦流緩速器 制動性能 制動力矩 熱衰減

中圖分類號：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Experimental Study on the Braking

Performance of Eddy Current Brake

LAI Jiansheng

（School of Mechanical and Electronic Engineering，

Guangdong Institute of Science and Technology， Zhuhai， Guangdong， 519085；

College of Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong， 510642）

Abstract According to study the performance of B5-15 eddy current retarder， used an experiment platform of eddy current brake to test its braking performance. By experiment， the max braking torque of B5-15 was 1227.8 N·m， the max power was 200.79kw. The result proved that the eddy current retarder achieved its anticipated design goal. Meanwhile，the heat fade of eddy current retarder was fast： its bake torque was attenuated 52% after 100 seconds.

Key words eddy current retarder； braking performance； braking torque； heat fade

0 引言

電渦流緩速器是目前國內(nèi)主要的輔助制動設(shè)備，大量裝備在客車、大貨車上，有效地提高了行車的安全性能。電渦流緩速器的制動性能試驗(yàn)是電渦流緩速器產(chǎn)品定型的主要試驗(yàn)之一。為驗(yàn)證B5-15系列電渦流緩速器的性能，本文在電渦流緩速器試驗(yàn)平臺上對其進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在深圳市特爾佳運(yùn)輸科技有限公司的電渦流緩速器標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室進(jìn)行。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)平臺

（1）發(fā)動機(jī)是廣西玉柴機(jī)器股份有限公司生產(chǎn)的YC6112 ZLQ型立式、直列、水冷、四沖程、直噴發(fā)動機(jī)；（2）電渦流緩速器供電電源是華泰WYK-20030K直流穩(wěn)壓電源，最大輸出電流30A，最大輸出電壓200V，手動控制/0-5V自動控制；（3）系統(tǒng)采用凌華IPC610整機(jī)，配置如下：主板PCA-6006VE，CPU P4 2.4GHz，內(nèi)存 512M，硬盤 60G，帶兩個ISA插槽和4個PCI插槽以及兩個COM端口；（4）數(shù)據(jù)采集及運(yùn)動控制采用凌華DAQ2214多功能數(shù)據(jù)采集運(yùn)動控制卡，該卡是32位的PCI總線方式的多功能數(shù)采卡，具有在線自校正的功能。（5）操作系統(tǒng)Windows XP；（6）開發(fā)工具是LabVIEW7.1專業(yè)開發(fā)版及PID控制包。

1.2 試驗(yàn)條件

（1）試驗(yàn)前保證勵磁線圈制動初溫為30℃€？℃；（2）慣性飛輪的轉(zhuǎn)動慣量I=150kg·m2；（3）數(shù)據(jù)每50ms采集一次；（4）每次試驗(yàn)均按照緩速器實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）在10km/h～最大車速（車速是由變速箱速比和慣性飛輪的轉(zhuǎn)動慣量測算出的，主要是模擬實(shí)際的狀態(tài)，使具有可比性）范圍內(nèi)，至少10個點(diǎn)；每10km/h為一級，每制動一次，車速增加10km/h；（2）控制器檔位：所有檔位（電渦流緩速器的控制器有四個檔位，分別為一、二、三、四檔，電流的大小依次為25%F.S、50%F.S、75%F.S和100%F.S）；（3）制動次數(shù)：在每種車速、每種檔位下各制動一次。

每次制動，記錄最大制動功率及其對應(yīng)的制動力矩、車速、電源功率，將每次制動的最大制動功率及其對應(yīng)的制動力矩作為縱坐標(biāo)、對應(yīng)的車速作為橫坐標(biāo)畫點(diǎn)，將同檔位的所有點(diǎn)連線，便繪出了制動力矩和車速的關(guān)系曲線即功率特性曲線；將每次制動的最大制動力矩所對應(yīng)的電源輸入功率和最大制動輸出功率的差值作為縱坐標(biāo)、對應(yīng)的車速作為橫坐標(biāo)畫點(diǎn)，將同檔位的所有點(diǎn)連線，便繪出了樣件的功率損耗和車速的關(guān)系曲線即功率損耗曲線；將時間作為橫坐標(biāo)，扭矩作為縱坐標(biāo)繪制熱衰退曲線。找出功率損耗曲線上的最大功率損耗點(diǎn)及其對應(yīng)的車速。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)10天內(nèi)進(jìn)行了多次重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1至圖3所示。

圖1 B5-15功率特性曲線

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

分析圖1可以看出制動力矩隨著勵磁電流的加大而增大，在相同勵磁電流的情況下制動力矩在不同的轉(zhuǎn)速下值不同，功率特性曲線呈凸?fàn)?，最大制動力矩都比設(shè)計(jì)值小。具體分析如下：

一檔時最大扭矩為261.44 N·m，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為29.031km/h；二檔時最大扭矩為550.02 N·m，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為47.866km/h；三檔時對大扭矩為816.74 N·m，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為44.348km/h；四檔最大扭矩為1222.7 N·m，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為31.623km/h。該系列電渦流緩速器實(shí)測最大扭矩為1222.7N·m，比設(shè)計(jì)值1500 N·m小277.3 N·m，小了18%。endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應(yīng)車速78.379km/h，對應(yīng)制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應(yīng)車速76.818km/h，對應(yīng)制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應(yīng)車速74.433km/h，對應(yīng)制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應(yīng)車速72.747km/h，對應(yīng)制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對應(yīng)型號的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國外相應(yīng)的檢測結(jié)果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場發(fā)動機(jī)的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動造成偏差。

3 結(jié)論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車制動需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀的開發(fā)與應(yīng)用[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發(fā)動機(jī)測試用虛擬儀器的研究應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車底盤測功機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測試與控制系統(tǒng)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)通用測控系統(tǒng)[J].車用發(fā)動機(jī)，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應(yīng)車速78.379km/h，對應(yīng)制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應(yīng)車速76.818km/h，對應(yīng)制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應(yīng)車速74.433km/h，對應(yīng)制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應(yīng)車速72.747km/h，對應(yīng)制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對應(yīng)型號的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國外相應(yīng)的檢測結(jié)果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場發(fā)動機(jī)的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動造成偏差。

3 結(jié)論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車制動需求。

參考文獻(xiàn)

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[3] 姚錫凡，周鋒.汽車底盤測功機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測試與控制系統(tǒng)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)通用測控系統(tǒng)[J].車用發(fā)動機(jī)，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應(yīng)車速78.379km/h，對應(yīng)制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應(yīng)車速76.818km/h，對應(yīng)制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應(yīng)車速74.433km/h，對應(yīng)制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應(yīng)車速72.747km/h，對應(yīng)制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對應(yīng)型號的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國外相應(yīng)的檢測結(jié)果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場發(fā)動機(jī)的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動造成偏差。

3 結(jié)論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車制動需求。

參考文獻(xiàn)

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[2] 邊浩毅.發(fā)動機(jī)測試用虛擬儀器的研究應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006.34（1）：72-75.

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[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)通用測控系統(tǒng)[J].車用發(fā)動機(jī)，2004（1）：51-54.endprint