液力緩速器作用及工作原理

1、汽車液力緩速器的原理及應(yīng)用     汽車制動(dòng)系是汽車安全行駛中最重要的系統(tǒng)之一。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展和道路條件的改善，汽車的行駛速度和單次運(yùn)行距離都有了很大的發(fā)展，行駛動(dòng)能大幅度的提高，從而使得傳統(tǒng)的摩擦片式制動(dòng)裝置越來越不能適應(yīng)長時(shí)間、高強(qiáng)度的工作需要。由于頻繁或長時(shí)間地使用行車制動(dòng)器，出現(xiàn)摩擦片過熱的制動(dòng)效能熱衰退現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致制動(dòng)失效，威脅到行車安全1。車輛也因?yàn)轭l繁更換制動(dòng)蹄片和輪胎導(dǎo)致運(yùn)輸成本的增加。為了解決這一問題，應(yīng)運(yùn)而生的各種車輛輔助制動(dòng)系統(tǒng)迅速發(fā)展，液力緩速器就是其中一種。     &#

2、160;一、液力緩速器的發(fā)展歷史     最早出現(xiàn)液力緩速器是為了解決火車短距離內(nèi)減速困難的問題。此后，液力緩速器被用在汽車列車上，發(fā)現(xiàn)其很好的輔助制動(dòng)效果。當(dāng)今液力緩速器越來越多地被運(yùn)用到重型載貨汽車和大、中型客車上。隨著其應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了很多生產(chǎn)液力緩速器的公司。比較著名的液力緩速器廠商有德國福伊特（VOITH）公司、法國泰爾馬（TELMA）公司、美國通用公司、日本TBK公司等2。目前來看，其生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，形成了適用于各種車型的系列產(chǎn)品。我國的液力緩速器研發(fā)已經(jīng)有一定的發(fā)展，但不管是技術(shù)水平還是應(yīng)用數(shù)量都遠(yuǎn)落后于國外。 

3、    二、液力緩速器結(jié)構(gòu)、工作原理及控制方式     （一）基本結(jié)構(gòu)     液力緩速器結(jié)構(gòu)大致相同，以VOITH液力緩速器為例（圖1），它是由轉(zhuǎn)子、定子、工作腔、輸入軸、熱交換器、儲油箱和殼體組成。其安裝方式一般分為與傳動(dòng)軸串連和并連兩種。串連時(shí)可在變速器前、后安裝；如果采取并連，則緩速器和變速器做成一個(gè)整體來安裝。對于裝有帶液力變矩器的自動(dòng)變速器車輛來說，原變速器系統(tǒng)已配備了儲油罐、油泵和散熱器等部件，因此，在配有自動(dòng)變速器的客車和載貨汽車上安裝液力

4、緩速器成本更低。     ？    （二）工作原理         緩速器工作時(shí)，壓縮空氣經(jīng)電磁閥進(jìn)入儲油箱，將儲油箱內(nèi)的變速器油經(jīng)油路壓進(jìn)緩速器內(nèi)，緩速器開始工作。轉(zhuǎn)子帶動(dòng)油液繞軸線旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，油液沿葉片方向運(yùn)動(dòng)，甩向定子。定子葉片對油液產(chǎn)生反作用，油液流出定子再轉(zhuǎn)回來沖擊轉(zhuǎn)子，這樣就形成對轉(zhuǎn)子的阻力矩，阻礙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對車輛的減速作用。工作液在運(yùn)動(dòng)過程中使進(jìn)出口形成壓力差，油液循環(huán)流動(dòng)，通過熱交換器時(shí)，熱

5、量被來自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻水帶走。整個(gè)系統(tǒng)工作原理如圖2所示。            （三）制動(dòng)力矩計(jì)算公式         緩速器的制動(dòng)力矩計(jì)算公式根據(jù)其布置形式有所不同。其基本計(jì)算公式為         M=gD5n2      &#

6、160;  式中：D轉(zhuǎn)子有效循環(huán)直徑，m；n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min；制動(dòng)力矩系數(shù)（與葉輪外形有關(guān)）； 一流體介質(zhì)的密度；g重力加速度。         對于常見的緩速器，裝在變速器之前的布置形式的制動(dòng)力矩可以寫成         式中：va汽車車速，km/h；ig變速器傳動(dòng)比；i0主減速器傳動(dòng)比；r車輪半徑，m。       &#

7、160; 若選擇緩速器放在變速器輸出端的布置形式，則需要加裝齒輪增速裝置來獲得較高轉(zhuǎn)速，進(jìn)而獲得較大的緩速力矩。所以這種布置方式比較復(fù)雜。此時(shí)緩速器制動(dòng)力矩應(yīng)為         式中：iz增速裝置傳動(dòng)比。         （四）制動(dòng)力矩的控制         緩速器的控制調(diào)節(jié)方式可以分為檔位調(diào)節(jié)模式與制動(dòng)力矩可以連續(xù)變化的調(diào)節(jié)模

8、式兩種。         1檔位調(diào)節(jié)模式         檔位調(diào)節(jié)模式一般又分為手動(dòng)操縱模式和車輛制動(dòng)系聯(lián)動(dòng)操縱模式。手動(dòng)操作模式下一般按制動(dòng)力矩大小排成15檔，每個(gè)檔位充入緩速器的油液，由安裝在制動(dòng)管路上的壓力傳感器提供的壓縮空氣的壓力信號決定，從而控制進(jìn)入緩速器的油液質(zhì)量，以達(dá)到控制制動(dòng)力矩的目的。每個(gè)檔位都能夠維持一定的緩速強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)汽車在坡路上等速行駛。    

9、60;    2制動(dòng)力矩連續(xù)變化的調(diào)節(jié)模式         制動(dòng)力矩還有連續(xù)變化的調(diào)節(jié)方式，其控制方式是利用安裝在制動(dòng)踏板下的制動(dòng)量位置傳感器采集得到制動(dòng)量信號。該制動(dòng)量位置傳感器是一個(gè)可變電阻，當(dāng)制動(dòng)踏板位置改變時(shí)，可變電阻的阻值也發(fā)生變化，則得到一個(gè)變化電壓值反應(yīng)出制動(dòng)量的變化；再根據(jù)制動(dòng)量大小和車速大小由電控單元發(fā)出脈寬調(diào)制信號來控制電液比例閥的電壓，進(jìn)而控制比例調(diào)速閥出口開度來控制流入緩速器的液體的質(zhì)量。當(dāng)制動(dòng)過程結(jié)束時(shí)，電控單元控制回油泵迅速回油，從而通過

10、這種控制方式達(dá)到控制液力緩速力矩的目的。         （五）車速信號和制動(dòng)量信號處理電路         車速信號是通過原車的車速信號傳感器得到方波的電信號。制動(dòng)量位置信號是通過安裝在制動(dòng)踏板處的一個(gè)可變電阻得到相應(yīng)的電壓信號。這兩個(gè)信號通過車速和制動(dòng)量信號處理電路處理后，再進(jìn)入專門的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。車速和制動(dòng)量處理電路原理圖如圖3所示。該處理電路的功能是對車速和制動(dòng)量信號進(jìn)行處理主要是對車速信號進(jìn)行處

11、理。車速的方波信號通過一個(gè)隔離電容，起到抗干擾的作用，再經(jīng)過由二極管D3，電阻R29、R30和R31、R32，三極管T11和T10組成的兩級觸發(fā)放大電路放大后，進(jìn)入由二極管D4、D5，電容C5、C6、C7， 電阻R33、R34、R35、R36，積分器U3和可變電阻RV1組成的積分電路。積分電路用于實(shí)現(xiàn)低速開關(guān)的功能，當(dāng)車速小于設(shè)定值的時(shí)候，緩速器不工作，車速電壓輸出線路就輸出無效的開關(guān)信號，此時(shí)不再對車速進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和判斷處理。如果車速高于設(shè)定值，積分電路輸出有效的開關(guān)信號，車速信號送入下一步的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理判斷。制動(dòng)量信號不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，直接送

12、單片機(jī)處理。            三、液力緩速器應(yīng)用的效果         在緩速器轉(zhuǎn)子有效工作半徑不變的情況下，緩速器的制動(dòng)力矩與進(jìn)入的工作油液量和壓力有關(guān)，也隨著傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速而變化。以VOITH的某種液力緩速器為例，8002000r/min工作轉(zhuǎn)速時(shí)有很高的緩速力矩，最高可以達(dá)到4000Nm3，4，其制動(dòng)作用是非常明顯的。從最新的液力緩速器的應(yīng)用研究表明，利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)、

13、液力緩速器來聯(lián)合控制制動(dòng)時(shí)，效果更為理想。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)在低轉(zhuǎn)速下有不錯(cuò)的減速效果，隨著轉(zhuǎn)速升高，排氣制動(dòng)、緩速器制動(dòng)開始介入，制動(dòng)強(qiáng)度逐漸加大。這樣配合使用，可使汽車穩(wěn)定下坡，提高了汽車下坡的安全性5。         深圳市公共交通（集團(tuán)）有限公司曾對所屬3路線公交車輛進(jìn)行對比分析。3號線路有空調(diào)巴士20輛，裝有B300R自動(dòng)變速器，有液力緩速器；普通巴士17輛，裝備AT545自動(dòng)變速器，無液力緩速器。兩種車均為EQ1141G底盤。經(jīng)過對比分析，普通巴士的換片、換鼓量分別是空調(diào)巴士的1.73和2.03倍，

14、報(bào)修頻率是空調(diào)巴士的1.93倍6。由此可見液力緩速器的使用效果是相當(dāng)理想的。         四、總結(jié)         1提高了車輛行駛的安全性。大大減少了坡道行駛時(shí)由于行車制動(dòng)器熱衰退引發(fā)的安全事故，使得汽車在下坡時(shí)平均行駛速度提高，在平路行駛時(shí)，可以比較容易地控制調(diào)節(jié)車速和保持車間距離。         2減少了頻繁的緩速和制動(dòng)，提高了車輛的舒適性和操縱靈活性，大大降低了駕駛員的疲勞強(qiáng)度，減少了制動(dòng)噪聲。