李軍

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一種帶蓄能器的液力緩速器研究

李軍

（西安雙特智能傳動有限公司，陜西 西安 710000）

分析了帶蓄能器裝置的液力緩速器的工作原理，通過采集整車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了帶蓄能器裝置的液力緩速器響應(yīng)時(shí)間更快，明顯提升了緩速器的使用性能。同時(shí)也分析了影響液力緩速器制動響應(yīng)時(shí)間的因素，為液力緩速器的設(shè)計(jì)開發(fā)提供相應(yīng)的理論借鑒。

蓄能器；液力緩速器；響應(yīng)時(shí)間

引言

隨著近年來國內(nèi)公共交通市場的高速發(fā)展，城市公交車、旅游巴士、長途客車等車型的動力匹配和載荷不斷增加，與此同時(shí)對車輛的制動系統(tǒng)提出更高的要求，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)存在摩擦片磨損較快，發(fā)熱量大，造成制動能力下降，嚴(yán)重的會引起車輛制動失靈，對乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全造成不可挽回的損失[1]。液力緩速器是一種理想的汽車輔助制動系統(tǒng)，已經(jīng)在各種商用車輛上批量使用，但是在實(shí)際使用過程中用戶抱怨輔助制動響應(yīng)時(shí)間長，制動效果不理想等問題，使得液力緩速器沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。本文通過對一種帶蓄能器裝置的液力緩速器研究，可以極大的提高緩速器的響應(yīng)時(shí)間，保證車輛的制動扭矩。

1 液力緩速器的工作原理

液力緩速器主要由緩速器定子、轉(zhuǎn)子、緩速器后蓋、緩速器控制閥塊等組成，帶蓄能器裝置的緩速器還有蓄能器、氣路控制閥、油管等組成，如圖1所示。當(dāng)緩速器不工作時(shí)，蓄能器氣路控制閥關(guān)閉，沒有油液進(jìn)入緩速器。主油路通過節(jié)流孔向緩速器內(nèi)供油，保持緩速器轉(zhuǎn)子的運(yùn)動平衡，減少轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)損失。當(dāng)緩速器工作時(shí)，蓄能器氣路控制閥打開，可以快速的將油液輸送到緩速器工作腔，實(shí)現(xiàn)緩速器快速響應(yīng)。隨后主油路通過控制閥塊才將油液輸送進(jìn)緩速器工作腔內(nèi)，由于油液的作用，緩速器定子對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動扭矩，在緩速器工作腔內(nèi)液流循環(huán)流動對緩速器定子葉片的沖擊作用將車輛的動能轉(zhuǎn)化成熱能，然后再通過油冷器將熱量散發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)車輛減速制動。

圖1 緩速器結(jié)構(gòu)原理圖

液力緩速器的制動扭矩大小取決于緩速器工作腔內(nèi)介質(zhì)的壓力、流量及傳動軸的轉(zhuǎn)速，緩速器的制動扭矩公式為：

式中：M—液力緩速器的制動扭矩；

—液力緩速器的制動扭矩系數(shù)（與緩速器腔體內(nèi)充油量有關(guān)）；

ρ—工作液體的密度；

D—液力緩速器的液力循環(huán)圓直徑；

n—液力緩速器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

從以上公式可以看出，液力緩速器的制動扭矩與工作液體的密度、緩速器的液力循環(huán)圓直徑和緩速器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)。

2 液力緩速器性能試驗(yàn)分析

下面以Allison 3000系列為例，研究緩速器在蓄能器輔助下的制動能力。該系列的緩速器制動能力分為三個(gè)能容區(qū)間段，分別是低扭矩區(qū)、中扭矩區(qū)和高扭矩區(qū)，見圖2。不同的扭矩區(qū)間段是由變速器的控制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，然后由實(shí)際工況負(fù)載觸發(fā)緩速器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

圖2 Allison3000系列緩速器扭矩輸出圖

在裝配了Allison3000系列的客車上，我們對其緩速器性能進(jìn)行了測試，當(dāng)觸發(fā)變速器控制系統(tǒng)的緩速器控制命令時(shí)，其蓄能器首先開始工作，緩速器在不到2s的時(shí)間就產(chǎn)生制動扭矩，在4s時(shí)緩速器在低扭矩區(qū)的制動能力就達(dá)到最大值的80%，之后隨著緩速器壓力調(diào)節(jié)閥的作用，主油路的油液通過緩速器滑閥大量進(jìn)入緩速器腔體內(nèi)，緩速器的制動扭矩達(dá)到最大值，見圖3。這個(gè)數(shù)據(jù)可以說相當(dāng)驚人的，比未安裝蓄能器的液力緩速器制動響應(yīng)時(shí)間快10s左右，使駕駛員的感受更直觀，同時(shí)極大的提高了緩速器的工作效率。通過整車的試驗(yàn)測試，我們對緩速器的控制系統(tǒng)和制動效果有了更直觀的認(rèn)識，對今后緩速器的設(shè)計(jì)開發(fā)和研究有很好的指導(dǎo)作用。

圖3 緩速器制動響應(yīng)時(shí)間分析

3 影響緩速器制動響應(yīng)時(shí)間的因素

3.1 液力緩速器腔體內(nèi)的油液量

液力緩速器能夠快速響應(yīng)，首先需要保證腔體內(nèi)有足夠的油液量，這就要求當(dāng)變速器控制系統(tǒng)給緩速器指令時(shí)，工作油液快速的充滿工作腔，這個(gè)可以通過增加外部輔助裝置的方式，如輔助油泵、蓄能器等來增加油液的充油速度。

3.2 油液的粘度特性

液力緩速器的工作介質(zhì)除了傳遞動力外，還有潤滑和冷卻等作用，良好的油液粘度特性，可以提高液力傳動效率，減少機(jī)械零部件的磨損。當(dāng)油液粘度過大時(shí)，就會增大流體的流阻，使油液不能快速的制動，影響緩速器的響應(yīng)時(shí)間和制動效率。當(dāng)油液粘度過小時(shí)，潤滑效果又變差，不易形成油膜，導(dǎo)致液壓壓力下降，影響緩速器的制動效果[2]。因此，選擇合適粘度的工作介質(zhì)，對緩速器的制動能力有很大的幫助。

3.3 不同結(jié)構(gòu)的油冷器

液力緩速器工作時(shí)會產(chǎn)生大量的熱量，這時(shí)就需要油冷器將油液進(jìn)行冷卻后，再重新輸送到緩速器工作腔內(nèi)，由于油冷器結(jié)構(gòu)的不同，在油液冷卻的過程中，對油液產(chǎn)生了不同的阻力，從而影響了油液進(jìn)入緩速器工作腔的流速，對緩速器的響應(yīng)時(shí)間和制動效果都產(chǎn)生了很大的影響。

4 總結(jié)

通過理論和整車驗(yàn)證的方式，對帶蓄能器裝置的液力緩速器性能進(jìn)行了分析，確認(rèn)了蓄能器對緩速器制動響應(yīng)時(shí)間有很大的提升。對其他影響緩速器制動響應(yīng)時(shí)間的因素，提出一些建設(shè)性的意見，在緩速器的設(shè)計(jì)過程中，可以綜合考慮這些因素，使設(shè)計(jì)更趨于合理化。

[1] 黃榕清,吳磊,邵建華.汽車液力緩速器的原理及應(yīng)用[J].汽車電器, 2006第11期.

[2] 范守林.液力緩速器[J].城市車輛,2004第4期.

Research on a hydraulic retarder with accumulator

Li Jun

（Xi'an FC intelligence transmission Co., LTD., Shaanxi Xi'an 710000 )

This paper analyzes the working principle of the hydraulic retarder with accumulator device, and verifies that the response time of the hydraulic retarder with accumulator device is faster by collecting the test data of the whole vehicle, which obviously improves the performance of the retarder. At the same time, the factors that affect the braking response time of the hydraulic retarder are analyzed, which can provide theoretical reference for the design and development of the hydraulic retarder.

Accumulator;Hydraulic retarder;Response time

U462

A

1671-7988(2019)09-68-02

U462

A

1671-7988(2019)09-68-02

李軍 (1983-)，男，碩士研究生，工程師，就職于西安雙特智能傳動有限公司，主要從事汽車自動變速器設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.022