劉潔浩，梁麗娟

（安徽江淮汽車技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著我國經(jīng)濟和道路交通事業(yè)的發(fā)展，重型汽車的運輸?shù)玫搅撕艽蟮奶岣?。我國地形復雜，山區(qū)丘陵地帶在國土面積中占有相當大的比例，車輛行駛過程中不可避免地會遇到長時間下坡等情況，需要對車輛進行持續(xù)制動。加上車輛都向高功率、高負載的方向發(fā)展，越來越重型化和高速化，對車輛的性能提出了非常嚴格甚至苛刻的要求。但車輛行車制動器的制動效能在世界范圍內(nèi)還沒有較大突破，由于受空間尺寸的限制，其散熱能力有限等原因，在車輛頻繁制動或持續(xù)制動的條件下會出現(xiàn)高溫積累，造成過熱現(xiàn)象，使制動器的摩擦系數(shù)減少，磨損增加，嚴重時還有可能導致制動失效引發(fā)安全事故?，F(xiàn)在，在原車基本的制動系統(tǒng)之外，通過緩速器制動來輔助車輛減速的技術(shù)，已經(jīng)越來越受到人們關(guān)注。特別是液力緩速器最大制動扭矩分布范圍大，效果穩(wěn)定，液力緩速器在重型汽車的匹配將越來越廣。

1 液力緩速器工作原理

當緩速器工作時：

控制系統(tǒng)將油槽中的潤滑油泵入定子與轉(zhuǎn)子之間的工作腔，由轉(zhuǎn)子通過增速齒輪組與傳動軸相連，而定子固定在緩速器的外殼上；轉(zhuǎn)子受到傳動軸驅(qū)動帶動潤滑油一起旋轉(zhuǎn)，潤滑油的粘性作用，使轉(zhuǎn)子受到定子的粘滯阻力產(chǎn)生的制動扭矩從而降低轉(zhuǎn)速，使得傳動軸轉(zhuǎn)速降下來；隨著傳動軸轉(zhuǎn)速的下降，車速也逐漸下降，產(chǎn)生緩速作用。車輛的動能變成熱量使油溫升高，熱量經(jīng)車輛的冷卻系統(tǒng)散去。

當緩速器解除工作時：

控制系統(tǒng)將油釋放出油槽，通過在緩速器循環(huán)腔內(nèi)設(shè)計安裝活動葉片環(huán)，將緩速器工作腔在無油時的阻尼控制在很小的范圍，從而保證了整車的燃油經(jīng)濟性。

圖2 液力緩速器的冷卻原理圖

圖1 液力緩速器的工作原理圖

2 緩速器與整車的匹配

2.1 緩速器布置位置選擇

對于常見的緩速器布置形式主要兩種：1）裝在變速器之前的布置形式的，2）裝在變速器后端的布置形式。

液力緩速器的制動力矩基本計算形式：M=λρgD5n2

其中式中：D—轉(zhuǎn)子有效循環(huán)直徑，m；n—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min；λ—制動力矩系數(shù)（與葉輪外形有關(guān)）；ρ—流體介質(zhì)的密度；g—重力加速度。

其中，式中：va—汽車車速，km/h；i0—主減速器傳動比；r—車輪半徑；iz—增速裝置傳動比。

緩速器布置變速器前端與布置在變速器后端，緩速器的輸出制動力與速度關(guān)系如下所示：

圖3 輸出制動力與速度關(guān)系圖

由以上可以看出：緩速器不知在變速器前端時，換擋時沒有制動力輸出，制動性能受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響較大，不穩(wěn)定， 高擋位時，制動扭矩較弱。

緩速器不知在變速器后端時，可以保持穩(wěn)定持續(xù)的制動，制動性能基本不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。

故某重卡選取將緩速器布置在變速器后端。

2.2 制動力矩選擇

緩速器在制動力矩大小與緩速器的輸入轉(zhuǎn)速相關(guān)，而緩速器的輸入轉(zhuǎn)速取決于傳動軸轉(zhuǎn)速，某兩種液力緩速器外特性曲線如下圖所示：

圖4 特性曲線圖

由以上可以看出，某4000N.m液力緩速器在車速40km/h—80km/h范圍，緩速器的制動力矩保持在最大輸出力矩4000n.m不變。某 3200N.m液力緩速器在車速 40km/h—100km/h范圍內(nèi)，緩速器的制動力矩保持在最大輸出力矩3200n.m不變。

某HFC4250K5R1LT重卡車型空載：最高車速110km/h，經(jīng)濟車速 90-100km/h滿載：最高車速 100km/h，經(jīng)濟車速85-95km/h，3200N.m液力緩速器的制動力矩能更好的發(fā)揮，考慮到整車經(jīng)濟車速及成本，初步選擇匹配3200N.m液力緩速器。

某HFC4250K5R1LT重卡車型的主配置及液力緩速器參數(shù)列表如下：

表1 整車配置參數(shù)

表2 緩速器的性能參數(shù)

當車輛只利用液力緩速器恒速下坡時，車輛制動系統(tǒng)不使用，車輛所受到的力分析可以表達為：

其中 Fh，F(xiàn)p，F(xiàn)fFk，分別代表緩速器制動力，車輛的坡道力，車輛的滾動阻力，車輛空氣阻力。

緩速器轉(zhuǎn)化為整車的制動力，整車制動力的公式為：Fh=M i0/r。

整車的空氣阻力根據(jù)汽車理論的計算公式為：Fk=CdAv2/21.15。

整車的滾動阻力根據(jù)汽車理論的計算公式為：Ff=mgfcos α（f為滾動阻力系數(shù)，α為坡度）。

車輛的坡道下滑力計算表達式為：Fp=mgsinα

所以公式4-1可以表達為：

代入整車參數(shù)M=3200 N.m，Cd=0.8，A=7，f=0.012，α=6%，i0=3.86，r=0.517m,將以上數(shù)據(jù)代入公式4-2，公式可以得到車速與整車質(zhì)量的關(guān)系式：

液力緩速器能夠恒速的車速范圍為40km/h～100 km/h，代入公式4-3 公式，當整車能夠恒定最高v=80 km/h時，這時可以計算出整車最高質(zhì)量為 m=17037kg。通過以上匹配計算，液力緩速器能夠制動最大整車質(zhì)量為m=17037kg。

HFC4250K5R1LT車型設(shè)計最大總質(zhì)量為25000kg，超出理論計算液力緩速器能夠制動的最大總質(zhì)量 17037kg，通過以上匹配設(shè)計，整車在質(zhì)量不超過 17037kg，緩速器可滿足恒速下坡要求，不需要使用整車制動系統(tǒng)。如果客戶使用超過該質(zhì)量，車輛不能保持恒速行駛下坡。如果車速快起來，則利用行車制動輔助緩速器使車速降至恒速車速。

2.3 冷卻水路的布置

圖5 冷卻水路圖

液力緩速器的冷卻與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)共用，液力緩速器的冷卻水路必須設(shè)計成使發(fā)動機的水 100%流經(jīng)緩速器熱交換器。冷卻水溫度控制節(jié)溫器開啟，節(jié)溫器開啟緩速器冷卻水路為大循環(huán)，節(jié)溫器關(guān)閉，緩速器冷卻水路為小循環(huán)，如圖5（左為小循環(huán)，右為大循環(huán)）所示。

某重卡緩速器冷卻水路布置如下所示：

圖6 水路布置圖

某重卡緩速器冷卻水路布置其它注意事項：

（1）必須重新設(shè)計合理的膨脹水箱的容積，膨脹水箱容積不能小于總冷卻水容積的15%-20%。

（2）緩速器熱交換器進水口為熱水端，盡量不要采用冷水端。因為采用冷水端不能使全部水流量到發(fā)動機，使用緩速器時發(fā)動機水溫大幅變化，有時會造成發(fā)動機水溫報警。

（3）合理布置水路走向，采用管徑相對較大的水管，減小水阻可提高整車散熱能力，一般要求：Ф≥50mm。

（4）一定要做好管路的排氣，管路排氣的原則是在高于發(fā)動機和冷卻水箱的管路的最高點加排氣管。

（5）必須保證冷卻系統(tǒng)和水管可靠地通風。

（6）各水管必須支承或用管夾固定在驅(qū)動裝置上，不能布置在車架上，管夾之間最大間距為1m。

（7）暖風的取水口一定要在緩速器的出水管路上。

3 總結(jié)

根據(jù)國際經(jīng)驗，液力緩速器最大制動扭矩分布范圍大，制動效能穩(wěn)定，沒有磨耗等優(yōu)點，重型車匹配液力緩速器是未來發(fā)展的趨勢。本文主要是針對某重卡車型匹配液力緩速器，通過理論分析選取緩速器布置形式、扭矩大小、冷卻水路布置方式，并介紹了冷卻水路布置的一些注意事項。

整車匹配液力緩速器除上述分析及注意事項外，還需要對緩速器控制系統(tǒng)進行布置及對緩速器整車狀態(tài)使用情況進行試驗標定等工作。