電渦流緩速器論文

1、分類號(hào) 密級(jí) U D C 編號(hào) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 汽車電渦流緩速器的控制系統(tǒng)研究 院 （系） 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程 年 級(jí) 0911 學(xué)生姓名 余借光 學(xué) 號(hào) 2009138060 指導(dǎo)教師 鄧?yán)?二一三 年 五 月湖北文理學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其它個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日I學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的

2、規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密 ，在_年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄目 錄目 錄I摘要IAbstractIIKeywordsII第一章 緒論111安裝緩速器的必要性11.1.1汽車電渦流緩速器的誕生11.1.2國外關(guān)于緩速器的研究現(xiàn)狀21.1.3國內(nèi)關(guān)于緩速器的

3、研究現(xiàn)狀21.1.4電渦流緩速器的發(fā)展趨勢31.2本論文研究的目的和意義3第二章 緩速器的分類42.1電渦流緩速器的結(jié)構(gòu)4圖2-1電渦流緩速器42.1.1電渦流緩速器的機(jī)械裝置42.1.2電渦流緩速器的電控裝置52.2電渦流緩速器的工作原理62.3電渦流緩速器的功用92.3.1電渦流緩速器的優(yōu)點(diǎn)92.3.2電渦流緩速器的缺點(diǎn)102.4防范緩速器熱害的對(duì)策：102.5液力緩速器102.5.1液力緩速器的組成102.5.2液力緩速器的工作原理112.5.3液力緩速器的功用112.5.4液力緩速器的優(yōu)點(diǎn)112.5.5液力緩速器的缺點(diǎn)122.6牽引電動(dòng)機(jī)緩速122.7空氣動(dòng)力緩速122.8液壓制動(dòng)12

4、2.8.1液壓制動(dòng)的工作原理122.8.2液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)122.8.3液壓制動(dòng)的缺點(diǎn)122.9本章小結(jié)13第三章 電渦流控制系統(tǒng)14第四章 基于PWM的電渦流緩速器控制系統(tǒng)174.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理174.2驅(qū)動(dòng)電路工作方式及其改進(jìn)174.3本章小結(jié)19全文工作總結(jié)20致謝21參考文獻(xiàn)22摘要摘要電渦流緩速器利用電磁學(xué)原理把汽車行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而發(fā)掉，從而實(shí)現(xiàn)減速和制動(dòng)作用的裝置。實(shí)際的使用效果表明它可顯著提高汽車的行駛安全性。本文針對(duì)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車用電渦流目前國內(nèi)開發(fā)電渦流緩速器缺乏成熟理論的指導(dǎo)，以電渦流緩速器的工作原理和控制系統(tǒng)為重點(diǎn)研究內(nèi)容,對(duì)其作了有益的探索，以期為國內(nèi)開

5、發(fā)緩速器提供理論方法的支持。本文建立了比較完整的電渦流緩速器理論體系。對(duì)電渦流緩速器的設(shè)計(jì)與制造具有一定的指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：電渦流緩速器 磁場分析21AbstractAbstractThe eddy current retarder(ECR)is an auxiliary braking device that transforms kinetic energy of moving automobile into thermal energy and dissipates it into atmosphere according electromagnetics principleThrou

6、gh practice use，ECR Can remarkably improve the security of automobileThe design method of ECR and its performance analysis is the main content of research in this thesisThe purpose of the paper in fact is to give asupport in both theory and technology for incountry enterprises to develop the ECR tha

7、t have their intellectual and their propertyThis article has established quite complete theory system ofeddy current retardeprovideall important basis for the design and manufacture Keywords：Eddy current retarder；kinematic simulation緒論第一章 緒論11安裝緩速器的必要性 良好的制動(dòng)性能是汽車在安全行駛的重要保障。傳統(tǒng)汽車制動(dòng)方式采用在車輪上安裝機(jī)械式摩擦制動(dòng)器，但

8、這種摩擦式車輪制動(dòng)器存在一個(gè)重大缺陷：頻繁或長時(shí)間制動(dòng)會(huì)造成制動(dòng)鼓(盤)和摩擦片(即制動(dòng)襯片)過熱，導(dǎo)致制動(dòng)效能衰退，甚至制動(dòng)失效，從而引起重大交通事故。這個(gè)問題對(duì)城市公交車和長年行駛在山區(qū)的載重汽車和長途大客車尤為突出。另外，由于制動(dòng)器過熱，不僅使摩擦片磨損加劇，使用壽命減短，而且也會(huì)造成輪胎早期爆裂，從而使運(yùn)營成本大增。要使車輪制動(dòng)器保持良好的制動(dòng)性能和長時(shí)間使用壽命，關(guān)鍵是要控制好制動(dòng)器的溫度，使之不至于上升到危害摩擦片的程度。一直以來人們對(duì)汽車制動(dòng)性能的改進(jìn)，大多是圍繞車輪制動(dòng)器本身來進(jìn)行的，如加寬制動(dòng)鼓和摩擦片的尺寸，改變摩擦片材料配方，由鼓式制動(dòng)改為盤式制動(dòng)等。但這些都不能夠從根本

9、上解決問題。因?yàn)槭艿娇臻g尺寸的限制，現(xiàn)有的車輪制動(dòng)器的散熱能力始終是有限的，頻繁或長時(shí)間制動(dòng)后溫升過高將不可避免。 要想解決這些問題，比較切實(shí)可行的辦法就是加裝輔助制動(dòng)裝置，將車輪制動(dòng)的負(fù)荷進(jìn)行分流，使車輪制動(dòng)器溫度控制在安全范圍以內(nèi)。采用緩速器是解決這些問題的一個(gè)理想方案?！熬徦倨饕辉~來源于英文單詞 “RETARDER，國內(nèi)多譯作緩速器，也有的譯作緩行器。它是用以使行駛中車輛(特別是下長坡的車輛)速度減低或穩(wěn)定在一定速度范圍，而不是用以使車輛停駛的機(jī)構(gòu)。1.1.1汽車電渦流緩速器的誕生 1855 年，法國物理學(xué)家LeonFoucauit先生發(fā)現(xiàn)了電渦流現(xiàn)象。1903年，法國工程師STECKE

10、L先生申報(bào)了世界上第一個(gè)電渦流緩速器專利。從20 世紀(jì)30年代開始，歐洲一些廠商對(duì)山區(qū)和事故多發(fā)地區(qū)行駛的商用車使用緩速器的必要性已非常重視。但直到1936 年，法國JOURDAIN MONNERET 公司才根據(jù)法國工程師RaoulSARAZIN的另一項(xiàng)電渦流緩速器專利生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)電渦流緩速器。由于第二次世界大戰(zhàn)的原因，緩速器的研發(fā)和應(yīng)用被迫停止。戰(zhàn)后，法國TELMA公司正式購買了Raoul SARAZIN的電渦流緩速器專利并開始大批量生產(chǎn)電渦流緩速器。而且先后推出了裝在傳動(dòng)軸上的A系列緩速器和裝在變速箱和后橋上的F系列緩速器，使緩速器不僅通過對(duì)汽車行駛的安全可靠性，也通過減少汽車剎車蹄

11、塊和輪轂的磨損及維修費(fèi)用的降低所展示的經(jīng)濟(jì)性，從而得到汽車廠家和汽車用戶的接受、認(rèn)可和歡迎。而JOURDAIN MONNERET 公司因?yàn)閷＠謾?quán)行為受到司法判決，于1951年停止生產(chǎn)緩速器。與此同時(shí)，在歐美國家，其它形式的汽車輔助制動(dòng)裝置如發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器和液力緩速器也相繼問世并得到發(fā)展和應(yīng)用。 對(duì)汽車而言，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增高、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低、車速的加快和車載質(zhì)量的提高，汽車行駛的安全問題變得異常嚴(yán)峻。 汽車的主制動(dòng)方式仍然為摩擦制動(dòng)，盡管制動(dòng)蹄塊和輪轂的摩擦性能的改善對(duì)一次性剎車距離的縮短有明顯進(jìn)步，但對(duì)長時(shí)間或距離下坡和頻繁制動(dòng)的情況，其制動(dòng)耐久性并無明顯改觀。許多先進(jìn)的電子技術(shù)如制

12、動(dòng)防抱系統(tǒng)ABS、電子制動(dòng)系統(tǒng)EBS 以及拖動(dòng)控制系統(tǒng)ASR 的采用在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的有效能力范圍內(nèi)使其可靠性大大提高，但對(duì)制動(dòng)器的溫度過高和制動(dòng)器的磨損卻毫無幫助。1.1.2國外關(guān)于緩速器的研究現(xiàn)狀電渦流緩速器是在十九世紀(jì)利歐傅科化（eon Foucault)發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1903年，斯特克勒(Steckel)率先申請(qǐng)了一種電磁制動(dòng)裝置的專利。1936年，魯爾塞瑞真(Raoul Sarazin)首次將電磁制動(dòng)技術(shù)應(yīng)用在汽車上。1938年出現(xiàn)將電渦流緩速器用萬向節(jié)與中心傳動(dòng)法蘭結(jié)合起來組成的安全緩速制動(dòng)器。1965年泰樂馬(TELMA)公司設(shè)計(jì)出了首臺(tái)沒有中心軸，并且可直

13、接安裝到變速器或驅(qū)動(dòng)橋上的電渦流緩速器。該類型緩速器的出現(xiàn)，使其結(jié)構(gòu)趨于緊湊、重量變輕，并且安裝簡便，從而使得電渦流緩速器在汽車上的應(yīng)用更加廣泛。1993年出現(xiàn)了將電渦流緩速器與傳動(dòng)軸做成一體的產(chǎn)品。1996年，世界上出現(xiàn)了首臺(tái)用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液進(jìn)行冷卻的電渦流緩速器，該緩速器中還安裝有一小型發(fā)電機(jī)。該結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使電渦流緩速器的制動(dòng)能力大大提高，工作性能更為可靠，工作時(shí)對(duì)蓄電池的供電需求量很少。這種緩速器主要運(yùn)用于重型汽車。日本的公司則在上世紀(jì)九十年代開發(fā)出使用永磁鐵勵(lì)磁的電渦流緩速器。 國際上，電渦流緩速器的著名生產(chǎn)廠商有：法國的泰樂馬、西班牙的弗瑞納薩和克萊姆、德國的克羅伏特，以及日本的東京部

14、品工業(yè)，以及五十鈴，住友等，其產(chǎn)品已發(fā)展成多系列，可適合各種型式的車輛。法國的泰樂馬公司是世界上 的電渦流緩速器最大制造商，其年的產(chǎn)銷量為三萬多臺(tái)，僅這家公司的產(chǎn)品在世界上裝車使用量就達(dá)到50多萬臺(tái)。其產(chǎn)品主要安裝在雷諾、戴姆勒奔馳、沃爾沃、依維柯、斯堪尼亞、尼奧普蘭等著名汽車公司生產(chǎn)的重型汽車和大中型客車上。 現(xiàn)在歐美等很多發(fā)達(dá)國家汽車界已經(jīng)把緩速器作為標(biāo)準(zhǔn)件在多種級(jí)別的客車和中型、重型汽車上裝用，作為現(xiàn)有汽車制動(dòng)系統(tǒng)的必要補(bǔ)充裝置。 1.1.3國內(nèi)關(guān)于緩速器的研究現(xiàn)狀總體上講，電渦流緩速器在我國的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用尚處在起步階段。雖然曾早在上世紀(jì)七十年代上?？蛙噺S曾研制過電渦流緩速器，并安裝

15、在上海到黃山的長途客車上。但由于種種原因，電渦流緩速器在國內(nèi)的應(yīng)用并沒得到足夠的重視。隨著現(xiàn)在汽車的驅(qū)動(dòng)功率、車速以及載荷的增加，使得車輪制動(dòng)器的負(fù)荷進(jìn)一步加大，加之人們對(duì)汽車的安全性、使用經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性等方面的重視，電渦流緩速器的作用在 國內(nèi)汽車界開始受到重視。2002年6月1日交通部已頒布實(shí)施中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)營運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中型客車，中高二級(jí)，大型客車中高一級(jí)、高二級(jí)和高三級(jí)客車都必須裝置緩速器。建設(shè)部2002年 10月1日公布執(zhí)行的CJT162-2002城市客車分等級(jí)技術(shù)要求與配置也規(guī)定超二級(jí)、超一級(jí)、高級(jí)的市區(qū)和城郊城市客車規(guī)定都必須裝備緩速器。

16、 隨著我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對(duì)電渦流緩速器的裝車需求也急劇增加。目前國內(nèi)電渦流緩速器的生產(chǎn)和硼制廠商有：浙江嵊州汽車零部件廠、無錫三生科技有限公司、江蘇超力電器有限公司、揚(yáng)州洪泉實(shí)業(yè)公司、濟(jì)南重汽集團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)廠、浙江瑞立集團(tuán)和嘉興市紐 曼機(jī)械有限公司等。此外，江蘇大學(xué)和長安大學(xué)等一些科研院所也在做相關(guān)開發(fā)及其運(yùn)用的研究工作。 1.1.4電渦流緩速器的發(fā)展趨勢 (1)輕量化 為了克服質(zhì)量大等的缺點(diǎn)，近年來各廠家除了優(yōu)化電渦流緩速器結(jié)構(gòu)外，還在選用材料上下功夫，即選用既滿足性能要求同時(shí)質(zhì)量又較輕的材料。如克羅伏特(KLOFT) 公司的電渦流緩速器的質(zhì)量和體積近年來都有所減小，特別是其轉(zhuǎn)子質(zhì)量較

17、其它公司減小35。另外，為了提高冷卻效率，還改進(jìn)了轉(zhuǎn)子盤的冷卻氣流，使其流速由一般的12ms提高到36ms。 (2)集成化 即將電渦流緩速器與車橋集成一體。如西班牙的西班牙的弗瑞納薩(FRENRLSA)公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的一種內(nèi)置于車橋中的電渦流緩速器。這種內(nèi)置式緩速器整體車橋是由一根中心車橋、一組差速系統(tǒng)、一個(gè)兩半片式電渦流緩速器和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)空氣制動(dòng)系統(tǒng)組成的。它是專為半掛車而設(shè)計(jì)的，安裝在拖架上，替換半掛車的一根車橋，這樣產(chǎn)生的制動(dòng)力直接作用在半掛車的尾部，可避免半掛車在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生“折疊”的危險(xiǎn)情況，因此大大提高了半掛車的行駛安全性能。這種內(nèi)置式緩速器可產(chǎn)生最大制動(dòng)力矩為3100N2m，適合于總

18、質(zhì)量為44噸左右的半掛車。 (3)使用永久磁鐵勵(lì)磁 為了克服線圈電磁鐵勵(lì)磁方式的一些缺點(diǎn)，日本的五十鈴住友(ISUZUSUMITION)公司在20世紀(jì)90年代開發(fā)出使用永磁鐵勵(lì)磁的電渦流緩速器。這種永磁鐵電渦流緩速器與電磁鐵電渦流緩速器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕，體積小；基本不消耗電能(不需電流勵(lì)磁)：由于永久磁鐵本身不會(huì)發(fā)熱(溫升最高在60攝氏度左右)，因此不會(huì)出現(xiàn)電磁鐵那樣因自身發(fā)熱而產(chǎn)生大幅度的退磁現(xiàn)象，故制動(dòng)力矩比較穩(wěn)定。同時(shí)，它也有以下不足。因?yàn)楣ぷ黜憫?yīng)時(shí)間較長；因?yàn)樾枰字袣怏w來回推動(dòng)永磁鐵進(jìn)退，教結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。周時(shí)工作響應(yīng)時(shí)閥較長；永磁鐵產(chǎn)生的磁場較弱，故所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩較?。挥捎?/p>

19、不能像電磁鐵那樣可以通過改變電流大小和磁極組數(shù)來控制磁場強(qiáng)弱的產(chǎn)生，因此不能根據(jù)車輛實(shí)際情況的需要提供大小不同的制動(dòng)力矩。1.2本論文研究的目的和意義出于對(duì)潛在市場的保護(hù)，國外各研究開發(fā)緩速器的公司很少公開發(fā)表自己產(chǎn)品的關(guān)鍵部分的技術(shù)。因此，國內(nèi)要開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且性能優(yōu)良、可靠性高的緩速器，對(duì)于電渦流緩速器的關(guān)鍵技術(shù)研究還有許多工作要做，任重而道遠(yuǎn)。湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章 緩速器的分類這一章我們將詳細(xì)的介紹各類緩速器的功用，組成以及工作原理，包括電渦流緩速器，液力緩速器，牽引電動(dòng)機(jī)緩速，液壓制動(dòng)，空氣動(dòng)力緩速。2.1電渦流緩速器的結(jié)構(gòu) 電渦流緩速器的結(jié)構(gòu)由機(jī)械裝置和電挖裝置

20、兩部分組成。 圖2-1電渦流緩速器2.1.1電渦流緩速器的機(jī)械裝置 電渦流緩速器的機(jī)械裝置由定子、轉(zhuǎn)子及固定架等部件組成。 圖2-2電渦流緩速器機(jī)械裝置如圖所示，電渦流緩速器定子上一般有八個(gè)高導(dǎo)磁材料制成的鐵心(2)，呈圓周方向分布，均勻安裝在高強(qiáng)度的固定架(7)上。八個(gè)勵(lì)磁繞組(4)套于鐵心上，共同構(gòu)成磁極。圓周上相對(duì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組串聯(lián)或并聯(lián)成一組磁極，并且相鄰兩個(gè)磁極都為N、S相間，這樣就形成了相互獨(dú)立的四組磁極。 轉(zhuǎn)子由前轉(zhuǎn)子盤、后轉(zhuǎn)子盤(1)和轉(zhuǎn)子軸(5)構(gòu)成。前后轉(zhuǎn)子盤均為圓環(huán)狀，通常用導(dǎo)磁性能高且剩磁率低的鐵磁利料制成。實(shí)際生產(chǎn)中常選用電磁純鐵或低碳鋼等材料。為了及時(shí)將渦流產(chǎn)生的熱量

21、散發(fā)出去，轉(zhuǎn)子盤上一般鑄有散熱葉片和通風(fēng)氣道。轉(zhuǎn)子通過連接凸緣與傳動(dòng)軸相連，并隨傳動(dòng)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。前后轉(zhuǎn)子盤和定子磁極間保持有極小的、非常均勻的氣隙(8)，以使轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)刮擦到定子上面。從減小磁阻角度講，氣隙越小越好，但氣隙的確定還必須考慮機(jī)加工的公差和轉(zhuǎn)子、定子受熱后的熱膨脹的影響因此氣隙又不能太小，要綜臺(tái)考慮各種影響因素而定。不同結(jié)構(gòu)型式的電渦流緩速器的氣隙般在很小范圍內(nèi)變動(dòng)。 電渦流緩速器的定子通常是通過固定架安裝在車架(或變速器的后端外殼)，或驅(qū)動(dòng)橋的主減速器外殼上)，兩者呈剛性連接，即相對(duì)車架而言，定子固定不動(dòng) 。2.1.2電渦流緩速器的電控裝置 電渦流緩速器的電控裝置部分，一般

22、是由手或腳控制開關(guān)、儀表指示燈、制動(dòng)壓力信號(hào)傳感器、繼電器等裝置組成，有的還有車速信號(hào)傳感器和ABS聯(lián)接器等。圖2-3電渦流緩速器的電控裝置圖2.2電渦流緩速器的工作原理簡單地講其工作原理是：利用電磁學(xué)原理把汽車行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，從而實(shí)現(xiàn)汽車的減速和制動(dòng)。圖2-4電渦流緩速器的磁場圖2-5電渦流緩速器的制動(dòng)力矩產(chǎn)生示意圖 電渦流緩速器制動(dòng)力矩的產(chǎn)生過程是：當(dāng)駕駛員接通緩速器的控制手柄或踩下制動(dòng)踏板開關(guān)進(jìn)行減速或制動(dòng)時(shí)，電渦流緩速器的勵(lì)磁繞組自動(dòng)通以經(jīng)過調(diào)節(jié)的直流電流而勵(lì)磁，產(chǎn)生的磁場在定子磁極、氣隙和前后轉(zhuǎn)子盤之間構(gòu)成回路，如圖所示。磁極磁通量的大小與勵(lì)磁繞組的匝數(shù)以及所通過的電流

23、大小有關(guān)。這時(shí)在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤上，其內(nèi)部無數(shù)個(gè)閉合導(dǎo)線所包圍的面積內(nèi)的磁通量就會(huì)發(fā)生變化(或者說其內(nèi)部無數(shù)個(gè)閉合導(dǎo)線就切割勵(lì)磁繞組所產(chǎn)生的磁力線)，從而在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部產(chǎn)生無數(shù)渦旋狀的感應(yīng)電流，即渦電流(簡稱渦流)。假定磁極的正上方為界，在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)就會(huì)分別產(chǎn)生磁通正在減少和磁通正在增加的兩種渦流，其方向相反。一旦渦 流產(chǎn)生后，磁場就會(huì)對(duì)帶電的轉(zhuǎn)子盤產(chǎn)生阻礙其轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力。阻力的合力沿轉(zhuǎn)子盤周向形成與其旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩，如圖所示。同時(shí)渦流在具有一定電阻的轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱。這樣，車輛行駛的動(dòng)能就通過感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱能，并通過轉(zhuǎn)子盤上的葉片產(chǎn)生的強(qiáng)勁風(fēng)力將熱量迅速散發(fā)到大氣

24、中。 如圖是在試驗(yàn)臺(tái)架上測得的某電渦流緩速器四個(gè)不同檔位上產(chǎn)生的制動(dòng)力矩 隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的特性曲線。從特性曲線上可以看出力矩隨轉(zhuǎn)速增加而迅速增大， 達(dá)到二定轉(zhuǎn)速時(shí)有極大值，而后隨著轉(zhuǎn)速增加制動(dòng)力矩略會(huì)下降。這主要是由于渦 流去磁效應(yīng)影響的結(jié)果。 圖2-6電渦流緩速器制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系如圖是我們研制的電渦流緩速器在轉(zhuǎn)速為700rmin下制動(dòng)力矩隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。從圖中可以看出制動(dòng)力矩隨時(shí)間的延長而逐漸下降。其主要原因是勵(lì)磁繞組通電后會(huì)發(fā)熱(其溫度可達(dá)150)，這樣將出現(xiàn)大幅度的退磁現(xiàn)象，從而引起制 動(dòng)力矩下降。 圖2-7電渦流緩速器制動(dòng)力矩隨時(shí)間的變化電渦流緩速器是一種獨(dú)立于車輛原制動(dòng)系統(tǒng)外

25、的減速裝置，能提供一個(gè)額外的強(qiáng)大制動(dòng)后備能力，從而使車輛的安全性能更有保證。由于減少了行車制動(dòng)的次數(shù)，因而極大的消除了制動(dòng)尖哨聲，減少了制動(dòng)器的粉塵產(chǎn)生，使得車輛具有很好的環(huán)保性能。由于使用電渦流緩速器，制動(dòng)平穩(wěn)柔順，使車輛乘坐舒適。另外它還提高了車輛使用的經(jīng)濟(jì)性。 2.3電渦流緩速器的功用(1)有效提高行車安全使用，電渦流緩速器能大大減少制動(dòng)器的熱衰退現(xiàn)象。 (2)提高車輛的環(huán)保性能能消除汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的尖銳噪聲。(3)操作性能好、乘坐舒適、故障少、能耗小、維修簡單，電渦流緩速器的標(biāo)準(zhǔn)操作方式為與制動(dòng)踏板聯(lián)動(dòng)，駕駛員無需作其它更多的動(dòng)作，只要踩下剎車踏板，緩速器就能自動(dòng)工作。(4)提高了經(jīng)濟(jì)

26、性能，大大減少車輪制動(dòng)系統(tǒng)的保養(yǎng)費(fèi)用和附帶的車輛停駛待修的時(shí)間損失。以下是電渦流緩速器的車輛制動(dòng)襯片干公里磨損量平均值的比較。裝電渦流緩速器的車輛制動(dòng)襯片平均磨損量比安有電渦流緩速器的車輛的高達(dá)69倍。安裝電渦流緩速器可使車輛制動(dòng)蹄片壽 圖2-8制動(dòng)襯片磨損量的比較命延長至少四倍，單車制動(dòng)蹄片及制動(dòng)蹄片節(jié)省費(fèi)用為1480元元。由于輪胎溫 度顯著降低，輪胎的熱粘滯抱死現(xiàn)象極少發(fā)生，輪胎壽命可以延長2096 h以上。 2.3.1電渦流緩速器的優(yōu)點(diǎn)電渦流緩速器每套售價(jià)在5000-20000元不等，目前泰樂瑪、華越、特爾佳都是國內(nèi)電渦流緩速器的領(lǐng)跑者，電渦流緩速器具有價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維修

27、方便、節(jié)能環(huán)保、使用壽命可達(dá)15年以上等諸多優(yōu)點(diǎn)，相比液力緩速器在響應(yīng)時(shí)間上有突出優(yōu)勢。由于電渦流緩速器能夠承擔(dān)車輛大部份制動(dòng)力矩，因而能夠延長輪制動(dòng)器的使用壽命，降低用于車輛制動(dòng)系統(tǒng)的維修費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安裝有電渦流緩速器的車輛，其車輪制動(dòng)器壽命至少可延長4-7倍，輪胎壽命延長20%。 電渦流緩速器目前在中國的緩速器市場占有優(yōu)勢地位，行走在平原地帶的客車基本安裝的都是電渦流緩速器，電渦流緩速器安裝、維護(hù)、保養(yǎng)成本較低，非常適合中國市場，特別是公交市場。電渦流緩速器在低速區(qū)間尤其在30公里/小時(shí)的時(shí)候輸出力矩較好，而城市公交車運(yùn)行期間平均有60時(shí)速在30公里以下。隨著國家大力發(fā)展公

28、交事業(yè)政策的不斷深入，電渦緩速器的市場前景也會(huì)被越來越多的人看好。2.3.2電渦流緩速器的缺點(diǎn)大功率緩速器多為電渦流緩速器，電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子在連續(xù)工作2min 以上會(huì)達(dá)到700的溫度（以最大功率工作時(shí)），產(chǎn)生的熱量主要由輻射的方式傳遞出去，因此電渦流緩速器工作時(shí)對(duì)周邊的零件是有熱害影響的。2.4防范緩速器熱害的對(duì)策：1）在布置各管路、線路時(shí)在空間充許的情況下盡最大可能遠(yuǎn)離緩速器。 2）對(duì)緩速器周邊的零部件、管路及線路采取隔熱保護(hù)措施，如在緩速器與零部件間增加隔熱板，線路外表包扎耐高溫的隔熱材料。 3）提高緩速器周邊管路、線路的耐熱使用溫度，如一般線束外表的波紋管保護(hù)套的耐熱溫度是105左右,

29、而在緩速器周邊的線束采用的波紋管護(hù)套的耐熱溫度要在170以上。2.5液力緩速器2.5.1液力緩速器的組成圖2-9液力緩速器結(jié)構(gòu)簡圖1一驅(qū)動(dòng)軸2一動(dòng)輪3一減速器殼體4一進(jìn)油口5一出油口6一定輪7一閥片 8一軸承液力緩速器主要由工作輪和相應(yīng)的控制系統(tǒng)兩部分組成，如圖所示。工作輪在結(jié)構(gòu)上與液力偶合器相似，其泵輪(稱為轉(zhuǎn)子)隨驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而渦輪(稱為定子)固定在殼體上，不隨驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。液力緩速器的工作輪通常采用30?；?5。前傾葉片，其泵輪力矩系數(shù)大約為相同輪腔徑向葉片偶合器的310倍。 2.5.2液力緩速器的工作原理緩速器轉(zhuǎn)子隨變速箱輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但是導(dǎo)輪不動(dòng)。當(dāng)緩速器內(nèi)充有油時(shí)，隨輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子作

30、用于油液一個(gè)動(dòng)量矩M1，帶動(dòng)油液繞軸旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，油液沿葉片運(yùn)動(dòng)作內(nèi)循環(huán)圓旋轉(zhuǎn)，甩向?qū)л?。即油液有兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；繞軸向的“公轉(zhuǎn)”和繞徑向的“自轉(zhuǎn)”。油液甩向?qū)л啎r(shí)，油液的“公轉(zhuǎn)”對(duì)導(dǎo)輪葉片產(chǎn)生沖擊，將轉(zhuǎn)子作用于油液的動(dòng)量矩M1傳遞到導(dǎo)輪葉片上。同時(shí)，固定的導(dǎo)輪葉片也對(duì)油液產(chǎn)生一個(gè)反向作用的動(dòng)量矩M2。油液流出導(dǎo)輪后再流入轉(zhuǎn)子時(shí)，同樣將M2傳遞到轉(zhuǎn)子上，形成對(duì)轉(zhuǎn)子的阻力矩，阻礙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的減速作用。由于油液在循環(huán)流動(dòng)中沒有受到任何另外的附加外力，根據(jù)力學(xué)平衡原理，油液甩向?qū)л喓土飨蜣D(zhuǎn)子的動(dòng)量矩關(guān)系有M1=M2。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的能量經(jīng)油液的阻尼作用后轉(zhuǎn)變成熱量，通過散熱器散發(fā)到大氣中

31、。2.5.3液力緩速器的功用液力緩遮器又稱為液力減速器，是利用專設(shè)的液力緩速器來產(chǎn)生緩速作用的。液力緩速器中有固定葉輪和旋轉(zhuǎn)葉輪，后者一般由變速器驅(qū)動(dòng)。固定葉輪通過流動(dòng)的液體施加于旋轉(zhuǎn)葉輪的阻力矩，就是制動(dòng)力矩，此制動(dòng)力矩將通過變速器和驅(qū)動(dòng)橋放大 后的阻力矩即制動(dòng)力矩傳到驅(qū)動(dòng)輪，由旋轉(zhuǎn)葉輪輸入的汽車動(dòng)能，即通過液力緩速器內(nèi)的液力阻尼作用變成熱能。 2.5.4液力緩速器的優(yōu)點(diǎn)液力緩速器經(jīng)過這些年的發(fā)展，技術(shù)進(jìn)一步提升，未來有可能對(duì)電渦流緩速器市場主導(dǎo)地位構(gòu)成沖擊。液力緩速器的主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）適用于高速、大功率車輛 ，并且制動(dòng)器本身尺寸較小，安裝時(shí)靈活方便。2）適用于長時(shí)間的連續(xù)制動(dòng)液力緩速

32、器采用液力制動(dòng)方式，無機(jī)械磨損，且有循環(huán)冷卻裝置可以將油液產(chǎn)生的熱量帶走，因此能長時(shí)間連續(xù)為車輛提供制動(dòng)能力，尤其是當(dāng)車輛在長坡道下行時(shí)，是其它制動(dòng)方式如機(jī)械摩擦制動(dòng)難以做到 的。3)提高下坡行駛速度。由于液力緩速制動(dòng)器能提供長時(shí)間的恒定制動(dòng)力矩，因此使用液力緩速器能使車輛以勻速下坡行駛，而勻速下行的速度大小可由其充液量多少來控制。 4)減少車輪制動(dòng)器磨損 ，液力緩速制動(dòng)器在工作時(shí)機(jī)械磨損小，其壽命之遠(yuǎn)長于液壓制動(dòng)器和摩擦制動(dòng)器。 2.5.5液力緩速器的缺點(diǎn)1)低速制動(dòng)能力差 由液力緩速器的特性所決定，當(dāng)車速下降時(shí)其制動(dòng)力矩下降很快。 2)空轉(zhuǎn)損失大 當(dāng)液力緩速器內(nèi)不充入油液時(shí)，不產(chǎn)生帶4動(dòng)力

33、矩。但由于液力緩速器的傳動(dòng)能力車輛傳動(dòng)系統(tǒng)相連，被其驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)輪和定輪內(nèi)的空氣產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)，從而產(chǎn)生一定的能量損失，該損失被稱為鼓風(fēng)損失，其值約為所傳遞功率的4左右，因此必須盡量降低。 3)控制要求高 液力緩速器是依靠改變充液量來控制制動(dòng)力矩的。在部分充液時(shí)，為了維持制動(dòng)力矩穩(wěn)定，就必須保持液力減速器內(nèi)油液量的動(dòng)態(tài)平衡，這給控制系統(tǒng)帶來相當(dāng)?shù)碾y度。 2.6牽引電動(dòng)機(jī)緩速 對(duì)于采用電傳動(dòng)系的汽車，可以對(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪中的牽引電動(dòng)機(jī)停止供電，使之受驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)而成為發(fā)電機(jī)，將汽車的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能，再使之通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳?。這時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的阻力矩即是制動(dòng)力矩。 2.7空氣動(dòng)力緩速 空氣

34、動(dòng)力緩速，又稱空氣阻力制動(dòng)，依靠突然增大的車身空氣阻力或裝于車輛尾部的可彈出的空氣阻力傘產(chǎn)生制動(dòng)力。這種制動(dòng)方式制動(dòng)平穩(wěn)，安全可靠且無沖擊，一般應(yīng)用于賽車和航天飛機(jī)上。但對(duì)車輛的行駛路面環(huán)境要求嚴(yán)格，幾乎不可能應(yīng)用于普通車輛和軍用車輛上。 2.8液壓制動(dòng) 2.8.1液壓制動(dòng)的工作原理 液壓制動(dòng)裝置依靠液流節(jié)流對(duì)液壓泵軸產(chǎn)生制動(dòng)力矩來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，即能量通過液體的節(jié)流轉(zhuǎn)化為熱能。2.8.2液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)它可從高速到零速之間任意工況點(diǎn)提供可靠的恒力矩制動(dòng)。2.8.3液壓制動(dòng)的缺點(diǎn)其缺點(diǎn)是液壓泵自身有機(jī)械磨損，制動(dòng)性能隨使用年限的延長而下降。而且隨著制動(dòng)功率的上升，組件尺寸增長較快。目前功率在50060

35、0kW以上的液壓泵很少見，因此液壓制動(dòng)只能在中小功率范圍使用。 2.9本章小結(jié) 從現(xiàn)代汽車的應(yīng)用前景來看，排氣制動(dòng)、液力緩速制動(dòng)和電渦流緩速器制動(dòng)是最常用的輔助制動(dòng)方式，其它的輔助制動(dòng)方式其它的輔助制動(dòng)方式則只出現(xiàn)在特殊場合。湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電渦流控制系統(tǒng)電渦流緩速器的電控裝置部分，一般是由手(腳)控制開關(guān)、儀表指示燈，制動(dòng)壓力信號(hào)傳感器、繼電器等裝置組成，有的還有車速信號(hào)傳感器和ABS聯(lián)接器等。 圖3-1所示為電渦流緩速器的種典型控制方式手控開關(guān)一般有04個(gè)檔位。開關(guān)處于0檔位時(shí)，5條線全部斷開：第1檔位時(shí)，1號(hào)線搭鐵，繼電器盒內(nèi)J號(hào)繼電器吸臺(tái)，則第一組勵(lì)磁繞組通電，這時(shí)緩

36、速器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩大約為最大力矩的四分之一：第2檔位時(shí)，I號(hào)線與2號(hào)線同時(shí)搭鐵，繼電器盒內(nèi)I號(hào)與lI號(hào)繼電器吸合，則第一組和第二組勵(lì)磁繞組同時(shí)通電，這時(shí)緩速器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩約為每大力矩的一分之：第3、4檔位類推。 腳控開關(guān)是為方便駕駛員的操縱而增加的個(gè)讓緩速器能自動(dòng)工作的開關(guān)它受制動(dòng)氣壓控制。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，緩速器自動(dòng)起作用，并根據(jù)制動(dòng)踏扳的行程，腳拄開關(guān)r4個(gè)勝力傳感器將依次接通，其作用與手控開關(guān)一樣的。 繼電器盒內(nèi)有4個(gè)大電流繼電器，分別為每紐勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流。同時(shí)，通過二極管接通緩速器工作指示信號(hào)燈與車輛制動(dòng)信號(hào)燈。該電流取自每個(gè)繼電器輸出端，因此，無論哪一個(gè)繼電器吸合都會(huì)有

37、指示。圖3-2電渦流緩速器的線路圖ABS聯(lián)接器是由數(shù)十片數(shù)字邏輯電路組成，其作用是根據(jù)車輛狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)緩速器工作狀態(tài)。ABS聯(lián)接器主要有3種功能：(1)如果ABS探測到某個(gè)車輪打滑，它將立即終止緩緩速器的制動(dòng)作用：當(dāng)打滑一旦結(jié)束，ABS聯(lián)接器又一級(jí)一級(jí)地接通緩速器檔位，始終保持緩速器所產(chǎn)生的制動(dòng)力不大于汽車后軸的附著力。(2)當(dāng)車速低于某一值時(shí)，切斷緩速器的腳控功能，以避免不必要的電流消耗。(3)當(dāng)ABS有故障時(shí)，它將切斷緩速器的腳控功能，但仍保留手動(dòng)控制功能，以保證行車安全。其輸入信號(hào)有：ABS控制信號(hào)，ABS報(bào)警信號(hào)，車速信號(hào)，手控開關(guān)與腳控開關(guān)信號(hào)。 ABS聯(lián)接器的工作時(shí)序如圖所示。 圖

38、3-3ABS連接器工作時(shí)序圖 車速信號(hào)傳感器實(shí)際上產(chǎn)生零速開關(guān)信號(hào)，通過控制器的控制，使得當(dāng)汽車被制動(dòng)靜止時(shí)，自動(dòng)切斷緩速器的勵(lì)磁電流，避免駕駛員在汽車停下后忘掉將控制手柄開關(guān)置于O檔(或仍踩住制動(dòng)踏板)，而仍向勵(lì)磁繞組通電造成浪費(fèi)和損壞繞組。 基于PWM的電渦流緩速器控制系統(tǒng)第四章 基于PWM的電渦流緩速器控制系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈繞組電流的控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)緩速器的控制,可以采用PWM電路對(duì)各線圈繞組進(jìn)行控制。4.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖是基于PWM的電渦流器控制系統(tǒng)的原理圖,系統(tǒng)包含檢測與信號(hào)采集、處理與控制、狀態(tài)顯示四部分。PWM取代了繼電器組后,繞組中的電流可以連續(xù)變化,和電源電壓、繞組

39、電流、運(yùn)行速度、制動(dòng)盤溫度等參數(shù)傳感器以及信號(hào)采集控制與處理電路共同構(gòu)成閉環(huán)電路,從而可以實(shí)現(xiàn)恒速、恒轉(zhuǎn)矩、恒電流等控制。圖4-1基于PMW的電渦流緩速器這種基本系統(tǒng)中,PWM電路的開關(guān)頻率為20 kHz,定子繞組由8個(gè)線圈分為4組,以某型號(hào)小型車輛緩速器為例,每個(gè)線圈的阻值為0.34歐姆,每組線圈阻值為0.68歐姆.主回路采用串并形式24V供電時(shí),電流最大值為140A,此時(shí)所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩大約在1 100 Nm.4.2驅(qū)動(dòng)電路工作方式及其改進(jìn)由于系統(tǒng)的工作電流較大,開關(guān)管將產(chǎn)生很大的功耗;當(dāng)開關(guān)管電路發(fā)生故障時(shí),整個(gè)電路將失效。為了避免這種情況的發(fā)生,實(shí)際使用中我們采用的PWM控制器,原有的

40、四個(gè)大電流繼電器仍然保留并和四只大功率開關(guān)管并聯(lián)構(gòu)成開關(guān)電路組。在微處理器的控制下,這種開關(guān)電路的組合可以有多種方式,設(shè)用于產(chǎn)生電磁場的總電流為I=K(2Vee/R),以下介紹各種工作方式。1)繼電器全部開路,四只開關(guān)管受同一PWM控制信號(hào)控制,其功能等效于圖3,適用于恒速、恒流或定溫控制,管子的功耗較高.2)繼電器全部開路,管子受聯(lián)合PWM信號(hào)控制,控制方式如表1,適用于恒速、恒流或定溫控制,管子的功耗仍然很高.3)管子受PWM信號(hào),繼電器受控旁路,控制方式如表2,適用于恒速、恒流或定溫控制,管子功耗約為方式1、方式2的四分之一.圖4-2電渦流緩速器的控制方式4）當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)開關(guān)管發(fā)生故障時(shí),可以用繼電器旁路,或改由繼電器手動(dòng)控制.實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)切換。為使各開關(guān)管子工作時(shí)間大致相同,管子編號(hào)是浮動(dòng)的,系統(tǒng)內(nèi)設(shè)一定時(shí)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作時(shí)間的累計(jì),當(dāng)累計(jì)到一定時(shí)間后,管子編號(hào)自動(dòng)變動(dòng)。這種電路在電子開關(guān)發(fā)生故障時(shí),可以實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)切換;方式2中兼容P了原有的繼電器電路,適合于原有的電路的改造;當(dāng)組合需要全部導(dǎo)通時(shí),由繼