李英鋒， 付 盈, 劉春革

(一汽解放汽車有限公司 商用車開發(fā)院， 長春 130011)

隨著JT/T 1094—2016《營運客車安全技術條件》的實施，緩速器因諸多優(yōu)越性在客車上的應用越來越廣泛，其類型主要有液力緩速器和電渦流緩速器。本文針對客車用電渦流緩速器的匹配設計進行闡述。

1 電渦流緩速器的特點及控制方式

1.1 電渦流緩速器的性能特點

電渦流緩速器根據(jù)其轉子的不同型式可分為筒式和盤式兩類。筒式電渦流緩速器質量輕，體積小，耗電少，便于拆裝布置，但最大制動力矩小且散熱較慢，多用于7～9 m的城市客車；盤式電渦流緩速器的最大制動力矩大，散熱快，熱衰退小，在相同的制動力矩下，對變速器的負面影響小，但質量較大，多用于 9～12 m的客車，是當前客車市場的主流選裝類型。

電渦流緩速器的性能特點如下：提高行駛安全性[1-2]，可承擔車輛行駛中大部分制動負荷從而降低車輪制動器的負荷，制動力矩大，響應迅速(約40 ms)且操作便捷；提高行駛經(jīng)濟性，實現(xiàn)無接觸制動，可有效降低故障率，易維護、費用低，車輪制動器壽命可延長4～7倍，輪胎使用壽命延長20%[3-4]；提高行駛環(huán)保性與舒適性，減少制動噪聲與制動粉塵的產(chǎn)生；其主要缺點在于尺寸大、機體重，工作時自身產(chǎn)生大量熱量，影響周邊零部件且易產(chǎn)生熱衰退。

1.2 電渦流緩速器的控制方式

電渦流緩速器的控制方式有腳控、手控及ABS聯(lián)合控制[5-6]。

腳控主要用于城市客車，分為壓力感應和位置感應兩種，壓力感應因操作便捷最為常見，駕駛員輕踩制動踏板，緩速器開始工作且先于行車制動器，制動力隨踩踏板的角度增加而加大。手控即在方向盤下或儀表板合適部位安裝操控手柄開關，分多個擋位來控制緩速器單獨工作，公路客車在實際使用時大多手控與腳控聯(lián)合使用，尤其在較長下坡路況時可有效降低車輪制動的熱衰退，緩解駕駛員操作疲勞度。ABS聯(lián)合控制是指裝有ABS系統(tǒng)的車輛，廠家會為緩速器匹配相應ABS控制接口，對車速表、ABS系統(tǒng)、緩速器等信號進行綜合處理，控制緩速器處于最佳工作狀態(tài)。

2 電渦流緩速器的應用匹配

電渦流緩速器的應用匹配流程如下：電渦流緩速器的安裝位置匹配；電渦流緩速器參數(shù)及型號匹配；電渦流緩速器與制動閥的匹配；電渦流緩速器與電氣的匹配。

2.1 電渦流緩速器的安裝位置匹配

電渦流緩速器在客車上有3種安裝方式：變速器輸出端、傳動軸間、后橋輸入端。

1) 電渦流緩速器匹配在變速器輸出端如圖1所示，定子通過托架與變速器殼體連接，轉子與變速器輸出法蘭連接；托架通過螺栓組和車架縱梁連接，托架的角度應同變速器的設計角度盡量保持一致；軟墊總成應包含絕緣、減振的橡膠材料，軟墊須含有氟化硅等耐熱材料，防止被轉子的熱輻射烤焦，剛度設計應結合發(fā)動機懸置軟墊剛度。此安裝方式不便于變速器、離合器的維修拆裝，但對變速器及傳動系的影響較小，適用于城市客車和公路客車。

圖1 電渦流緩速器匹配在變速器輸出端

2) 電渦流緩速器匹配在傳動軸間如圖2所示，定子通過支架、軟墊組、托架與車架連接，轉子與傳動軸連接，托架通過螺栓組和車架縱梁連接，其安裝角度應與傳動軸的角度盡量保持一致，軟墊組同樣應考慮絕緣、減振及耐熱等性能。此安裝方式對變速器和后橋基本沒有影響，適用于發(fā)動機前置后驅的客車。

圖2 電渦流緩速器匹配在傳動軸間

3) 電渦流緩速器匹配在后橋輸入端如圖3所示，定子與主減速器軸承座連接，轉子與主減速器突緣連接，此安裝方式變速器和離合器維修方便，但緩速器缺少輔助支撐，車輛在較差路況行駛時會對主減速器、軸承等產(chǎn)生不利影響，同時受底盤離地間隙的限制多用于城市客車[7]。

圖3 電渦流緩速器匹配在后橋輸入端

4) 安裝精度要求。當電渦流緩速器匹配在變速器輸出端或后橋輸入端時，對安裝位置的精度有3點要求：第一，突緣軸向竄動≤0.10 mm；第二，突緣止口徑向跳動≤0.05 mm；第三，突緣端面軸向跳動≤0.10 mm。

5) 隔熱要求。轉子長時間工作時，溫度最高可達到500 ℃，且熱量主要由輻射方式傳遞，需采取隔熱措施。隔熱板可用于保護緩速器附近的地板、管線束及其他防熱性能差的零部件，其匹配設計可參考圖2，設計原則有：①隔熱板應采用防銹材料，可采用雙層鍍鋅鋼板，中間夾隔熱棉的方式；②轉子的外徑到隔熱板內(nèi)表面的距離應≥50 mm；③被保護的零部件到隔熱板外表面的距離應≥20 mm；④隔熱板應超出緩速器各底面至少50 mm，在更換定子支架的調整墊片時不需拆下隔熱板；⑤建議將隔熱板向下延長，距被保護的最低零部件距離>100 mm。

2.2 電渦流緩速器最大制動力矩計算

匹配電渦流緩速器型號[8]時應先得知其所需最大制動力矩,計算公式如下：

T=a×m×r/i

式中：T為電渦流緩速器最大制動力矩；a為汽車減速度；m為汽車最大總質量；r為車輪滾動半徑；i為后橋主減速比。

依據(jù)國內(nèi)車輛底盤配置、緩速器匹配經(jīng)驗及JT/T 721—2017對電渦流緩速器工作時減速度值有[9]：

1) 當0.8≥a≥0.62時，適用于城市客車, 對于8～10 m左右的城市客車滿載質量約10～15 t，城市道路最大坡度為4%～8%，可選用電渦流緩速器最大制動扭矩為1 100～1 600 N·m，需滿足在至少6%或7%的坡道上進行下坡試驗時，僅靠緩速器自身可使車輛穩(wěn)速行駛[10]。

2) 當1.0≥a≥0.7時，優(yōu)選值適用于公路客車，可對制動系統(tǒng)充分保護且達到客戶對減速度的要求。在冬季冰雪路面峰值附著系數(shù)為0.1，減速度a最大為0.1g，電渦流緩速器的制動效果會比點剎制動、ABS制動防滑效果好，但操作控制擋位時不宜升擋過快，防止緩速器制動力過大導致輪胎打滑。

3) 當1.1>a≥1.0時，適用于長途客車，緩速器輸出效果好，但對后橋和變速器等配置質量要求較高,成本也隨之升高。

4) 當a≥1.1時，制動力矩過大，對變速器、后橋都有一定的負面影響，對發(fā)電機、蓄電池的要求也更高，同時減小了發(fā)動機的輸出功率。

上述推薦減速度是參考廠家綜合考慮緩速器工作條件得出的經(jīng)驗值；考慮目前國內(nèi)后橋主減速器強度，電渦流緩速器匹配在后橋時，最大制動力矩應不超過1 500 N·m。

由電渦流緩速器最大制動力矩可知其制動吸收功率[11]，計算公式如下：

P=T×n/9 549

式中：P為電渦流緩速器制動功率；T為電渦流緩速器最大制動力矩；n為轉子轉速。

2.3 電渦流緩速器與制動閥的匹配

制動閥的匹配應根據(jù)不同電渦流緩速器的需求選擇普通制動閥或緩速器專用剎車閥。

1) 選用普通制動閥時，電渦流緩速器的工作擋位隨著制動閥輸出氣壓的增加而增加。

2) 選用緩速器專用剎車閥時，應考慮其有一個小角度的空行程，特性曲線如圖4所示，F(xiàn)1、F2分別為兩種閥的特性曲線，剎車閥在0～5°是緩速器的初始工作區(qū)域，電渦流緩速器的工作擋位隨著剎車閥踏板角度的增加而增加。

圖4 剎車閥特性曲線

2.4 電渦流緩速器與電氣的匹配

電氣線束在跨越有相對位移的兩個部件之間時，應留有一定余量，防止車輛在行駛中產(chǎn)生相對位移而損壞，因此電渦流緩速器與電氣線束的匹配設計應滿足以下要求：

1) 電渦流緩速器安裝在后橋輸入端時，對應線束應預留約150～200 mm的跳動余量；安裝在變速器輸出端時，對應線束應預留約80～100 mm的跳動余量，跳動部分不應與車上任何部位相碰。

2) 在電渦流緩速器定子接線柱旁需安裝線束夾固定線束，避免車輛振動時扯斷接線端子。

3) 電渦流緩速器型號確定后，需及時將其工作電壓及額定電流等參數(shù)提供給電氣工程師，用于確定發(fā)電機、蓄電池的型號。

3 結束語

電渦流緩速器的匹配設計，實際應用時應綜合考慮車輛的行駛路況、性能需求及售價等，選取最佳方案。通過電渦流緩速器制動系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)設計，實現(xiàn)整車制動系統(tǒng)的性能優(yōu)化，提高車輛運行的安全性與舒適性。