电涡流缓速器优化设计与制动性能分析

文章在考虑去磁效应的基础上建立电涡流缓速器数学计算模型,采用涡流折算系数法求出闭合磁路磁感应强度,推导出电涡流缓速器电磁制动力矩表达式;在某汽车制动系统有限公司现有产品的基础上,将圆形极柱优化设计为扇形极柱,并利用Maxwell有限元仿真软件对不同长度扇形极柱的新型电涡流缓速器模型的制动力矩进行仿真分析;将最终确定的新型电涡流缓速器通过有限元仿真和台架实验与原产品进行对比验证。结果表明:新型电涡流缓速器与传统电涡流缓速器的制动扭矩在不同转速下变化的规律基本一致,制动性能有明显提升;仿真结果和实验结果最大误差小于5%,证明了新型电涡流缓速器的有效性和优化设计的正确性。

齿形线圈励磁的新型电涡流缓速器电磁特性

针对重载车辆用快响应、易控电涡流缓速器功率密度低的问题,提出一种利用轴向凸起的齿形线圈构建三维磁路,并通过过励磁设计抑制去磁效应的新型电涡流缓速器。应用有限元技术,建立新型高能电缓与传统端面磁路、轴面磁路电缓稳态、似稳态电磁场计算模型,分析新型电缓的磁路、气隙磁密、电涡流分布和过励磁制动特性。结果表明,新型电缓电涡流分布在转子内表面整个轴向空间内,当转速小于3 500 r/min时,其制动扭矩明显高于另两种传统电缓,且过励磁设计能够有效提升新型电缓的制动性能,线圈电流密度提高至3倍时,制动扭矩增加0.65倍,能够为车辆紧急制动提供瞬时大扭矩,使车辆制动距离缩短30%。

卡车匹配中置电涡流缓速器设计及应用研究

电涡流缓速器主要由内置线圈的定子和与传动轴连接的转子组成,二者之间有间隙。当电流通过定子的内置线圈时,内置线圈产生磁场,对在此磁场中旋转的转子产生相反方向的作用力,阻止转子转动,即阻止传动轴转动,实现车辆减速功能。目前开发了匹配中置电涡流缓速器载货车,该车型传动轴要求有足够的临界转速和较小的轴间夹角,在预计范围内的跳动能可靠地传递扭矩,电涡流缓速器两侧连接的传动轴尽可能等速旋转。为保证传动轴当量夹角最小,设计时根据变速箱输出法兰到后桥输入法兰之间的长度,对中置电涡流缓速器的安装角度及安装位置进行要求,将由传动轴引起的车辆振动降低到最小,同时避免传动轴之间存在过大、过小的倒角,导致车辆零部件的可靠性出现问题,并将车辆噪声控制在很小范围内。应用中置电涡流缓速器需要定期保养维护,并在使用过程中注意特殊使用条件等。

电涡流缓速器制动力矩的计算方法

运用电磁场理论推导了电涡流缓速器的电流密度和制动力矩计算公式 ,这些计算公式反映了电涡流缓速器各设计参数的相互关系 。

发动机电涡流缓速器制动力矩的计算

设计了一种新型的电涡流缓速器—发动机电涡流缓速器,首先介绍了设计的新型的电涡流缓速器的优点、结构和工作原理,然后运用电磁场理论推导了发动机电涡流缓速器制动功率和制动力矩的计算公式,最后把发动机电涡流缓速器装在实验台上,制动功率和制动力矩的试验值与计算值十分吻合。

利用电涡流缓速器调节车辆制动稳定性

利用电涡流缓速器制动力矩可控的特点,将电涡流缓速器的力矩输出进行适当的控制并施加在后轮上,与后轮制动器制动力共同形成了复合制动力.建立了车辆制动力的调节模型,理论上确定了电涡流缓速器的通电电流是车辆前轮制动器制动力的函数.实车模拟结果表明,后轮的地面制动力随前轮制动器制动力的变化关系,能较好地贴近车辆的理想制动力分配曲线,车辆较好地利用了地面的附着能力,改善了车辆的制动稳定性.

制动转矩控制方法对车用电涡流缓速器耗能特性的影响分析

针对车用电涡流缓速器在制动过程中时需要消耗大量车载电能的问题,在建立车用电涡流缓速器制动特性和热力学特性模型的基础上,分析电涡流缓速器制动转矩分级控制和无级控制的耗能特性。理论分析和试验研究的结果表明:在使用过程中,分级控制方法耗电量大于无级控制方法,主要原因是分级控制方法使制动任务分配不均匀,将过多的制动任务分配给低挡的励磁绕组,导致其温度迅速升高和造成耗电量的额外增加;而无级控制方法则将制动任务均匀地分配给所有励磁绕组,以保证单个励磁绕组的温度不至于过高而增加能量消耗。

电涡流缓速器结构参数的节能优化设计

分析了电涡流缓速器的节能特性,提出了两个适用于电涡流缓速器的节能评价指标:制动增益系数和单位质量能量密度。以此评价指标为目标函数,建立了电涡流缓速器结构参数的节能优化设计数学模型。运用遗传算法寻求设计变量的全局最优解。获得的最优解表明:基于节能设计的优化结果优于以最大制动力矩为目标函数的优化结果,对电涡流缓速器的结构设计有一定的指导意义。

电涡流缓速器对车辆制动稳定性的影响分析

修正车辆理想制动力分配曲线使之适用于装用电涡流缓速器的车辆,对装用电涡流缓速器的车辆制动稳定性进行了定性分析,并且提出了增加前后制动器制动力的分配系数来提高装用缓速器后的车辆制动稳定性的技术措施。对给定参数的车辆的定量分析表明,提出的技术措施能扩大车辆同步附着系数的范围,降低车辆后轮先抱死的可能性,提高车辆的制动稳定性。

电涡流缓速器转子盘风道散热结构参数影响分析

电涡流缓速器(ECR)实施缓速制动时将车辆行驶动能转化为热能,使得转子盘产生较大温升,导致其制动性能不稳定。针对这一现象本文提出在转子盘风道内安装圆柱扰流强化散热装置。为合理选择扰流圆柱结构尺寸,建立不同直径圆柱扰流强制散热结构转子盘单风道物理模型,采用K-ε标准双方程和能量方程分析各模型不同进口气流速度条件下热交换改进机理及性能,并与未装该结构时风道散热特性进行对比。结果表明:扰流圆柱直径越大,压力损失系数越大;风道内前排扰流柱平均换热系数大于后排;安装圆柱扰流件对叶片背流面和工作面均有较高的换热强化效果,且对工作面传热强化优于背流面。

装用电涡流缓速器的汽车制动性能分析

为掌握汽车上装用电涡流缓速器的制动性能及其对汽车制动性能的影响,建立装用缓速器的汽车制动时动力学方程式;结合道路试验,从下坡能力和平路上的减速能力两个方面考察电涡流缓速器的制动效能;通过道路试验,考察在中、高车速下,电涡流缓速器对汽车紧急制动的影响;从理论上分析了装用电涡流缓速器后,理想的汽车前。

车用电涡流缓速器转子盘流场有限元分析

简要介绍了车用电涡流缓速器的工作原理,建立了6191HS型电涡流缓速器转子盘叶片二维有限元模型,确定适当的边界条件并对流场进行了数值分析,显示了叶片上的压力和叶间速度分布,其数值分析结果有利于叶片结构的改进设计,以达到降低转子盘温升,提高电涡流缓速器制动稳定性的目的。

电涡流缓速器性能特性评价方法

为了掌握车用电涡流缓速器的性能特性,研究了电涡流缓速器性能特性的综合评价方法。在介绍电涡流缓速器结构、工作原理的基础上,分析了车用电涡流缓速器性能特性与使用要求,提出了以缓速器的平均制动力矩、抗热衰退性系数、制动效能、单位质量制动效能、价格作为车用电涡流缓速器性能的评价指标,并且运用价值分析的方法对车用缓速器的性能特性进行了加权综合评价。从所举实例看,加权综合评价方法对比较各种电涡流缓速器性能的优劣,有着直观的可比性,得出的结果正确、可信。

自适应阶梯模糊控制在电涡流缓速器中的应用

分析了电涡流缓速器在制动过程中所要求的恒速模式及在制动中出现的热衰退现象,提出了采用自适应阶梯模糊控制方法.该方法采用分段调节的机制,通过在线改变规则中的调整因子α,使得电涡流缓速器控制器根据实时转速和转子盘温度的变化,调整模糊控制规则,最终使得电涡流缓速器输出的励磁电流根据转速和转子盘温度实时调节.通过在电涡流缓速器转鼓实验台上对该算法进行验证,对比常规的控制方法,该方法具有更好的控制性能.

电涡流缓速器转子盘强制散热分析和试验

应用标准k-ε双方程和能量方程,对比分析了原结构和加装顺排与叉排销式强制散热结构时缓速器转子盘单个风道的空气流动和散热状况。对加装顺排散热销后转子盘内、外表面温度的变化进行台架试验,结果表明加装顺排散热销结构可有效降低转子盘最高平衡温度和温度上升速率,提高缓速器制动稳定性。

转筒式电涡流缓速器制动力矩计算方法

简要介绍了转筒式电涡流缓速器的基本机械结构,建立了转筒式电涡流缓速器制动力矩计算模型。基于电涡流理论和电磁感应定律,推导了气隙磁感应强度、制动功率、制动力矩计算公式,为转筒式电涡流缓速器的优化设计及温度场分析等提供了理论基础。以1200N·m转筒式电涡流缓速器为例,比较了制动力矩的理论计算值和试验值,可以看出它们基本吻合。

电涡流缓速器制动力矩的实时控制

为了使装有电涡流缓速器的车辆在下坡时能以稳定的速度行驶,以电涡流缓速器的制动力矩和励磁电流的关系为依据,应用脉宽调制(PWM)技术实现电涡流缓速器制动力矩的无级调节.分析了车辆下坡运行的工况,以车辆的速度和瞬时加速度产生的惯性力作为电涡流缓速器制动力矩的控制依据,提出了电涡流缓速器制动力的无级控制策略,并绘制了控制流程.利用实车的不同初始运行工况进行模拟,计算结果表明,对车辆电涡流缓速器制动力矩的实时控制能使车辆在坡道上以稳定的目标速度行驶.

电涡流缓速器涡流折算系数的计算方法

分析了涡流折算系数对电涡流缓速器制动力矩理论计算的影响。通过对两种型号电涡流缓速器制动力矩实验数据的分析,建立了关于涡流折算系数的微分方程。利用MATLAB直接搜索工具箱得到微分方程的初值条件,再通过龙格-库塔法求解该微分方程获得涡流折算系数的数值解。根据这一计算方法对电涡流缓速器制动力矩进行验证计算,计算结果与实验数据基本一致,说明此计算方法是可行的且解决了电涡流缓速器在改型优化和新产品设计中存在的难题。

车用电涡流缓速器转子盘非稳态温度场数值分析

应用传热学原理和虚拟边界法建立了车用电涡流缓速器转子盘轴对称非稳态温度场简化计算模型,确定了适当的边界条件,利用Galerk in法推导温度场的有限元方程,采用无条件稳定的Galerk in格式离散时间微分项,迭代控制采用新型变时间步长法,分析了转子盘沿径向和轴向的温度分布规律,并对轴向温度分布进行了试验研究,结果表明试验值与数值分析吻合较好。

基于CFD电涡流缓速器转子盘叶片结构参数影响分析

通过改变叶片数量、进口安装角、出口安装角等结构参数建立了9个计算模型,并采用RNG Κ-ε双方程模型进行数值分析,研究各结构参数对叶片内外流场、气流通量、转子盘散热量、叶片压力面和吸力面静态压力的影响,结果表明:在进行转子盘叶片设计时应优先考虑减小进口安装角或出口安装角;在保证转子盘强度的情况下可以减小叶片厚度增加叶片数量,提高叶片散热表面积;上述方法均可有效提高转子盘的散热通量。