永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究
第44卷第6期2018年6月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.44No.6Jun.2018
永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究
叶乐志,刘玉朋,曹明广,李德胜
(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124)
摘 要:针对重载货车下坡制动负荷过大的问题,基于永磁涡流制动原理提出一种制动力矩可无级调节的永磁涡流缓速器,用于车辆辅助制动.通过有限元法对永磁盘和涡流盘吸力特性进行分析,设计了制动力矩调节机构.通过建立永磁涡流缓速器数值分析模型,应用有限元仿真软件JMAG-Designer 分析了缓速器的电磁场分布,并得到了制动力矩与转速变化的关系.通过分析温度对涡流盘材料电磁特性的影响,采用数值模拟的方法得出了制动力矩随温度影响的变化规律.试制了Φ485mm ?255mm 永磁涡流缓速器样机,对不同气隙的数值仿真数据和试验数据进行对比,并对缓速器不同涡流盘材料时的制动特性进行了台架拖动试验.结果表明:低速时数值仿真和台架拖动试验数据吻合较好.永磁涡流缓速器持续制动特性试验表明,在82s 内涡流盘表层温度上升了158?,制动力矩下降了34.8%.
关键词:缓速器;永磁涡流;制动力矩;数值模拟
中图分类号:U 463.51
文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2018)06-0837-06
doi :10.11936/bjutxb2017040038收稿日期:2017-04-24
基金项目:北京市科技新星计划资助项目(Z151100*********);北京市教育委员会科研计划资助项目(KM2017100005010)作者简介:叶乐志(1982 ),男,讲师,主要从事电磁/永磁涡流制动和传动方面的研究,E-mail:yelezhi@https://www.360docs.net/doc/b115399308.html, Braking Characteristics and Experiment of a Permanent Magnet Eddy-current Retarder
YE Lezhi,LIU Yupeng,CAO Mingguang,LI Desheng
(College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)Abstract :Aiming at the over load braking problem of heavy vehicle,a permanent magnet eddy current retarder was proposed as an auxiliary braking apparatus,which is based on the principle of permanent magnet eddy current braking.The retarder can adjust the braking torque.The suction characteristics of the permanent magnetic disk and the eddy current disk were analyzed by using finite element method,and the braking torque adjusting mechanism was designed.The numerical analysis model was established.The electromagnetic field distribution was analyzed by using the finite element simulation software JMAG-Designer,and the relationship between the braking torque and the rotational speed was obtained.According to the analysis of temperature influence on the electromagnetic characteristics of the eddy current disk,the variation law of the braking torque with temperature was obtained by the numerical simulation method.A retarder prototype of Φ485mm ?255mm was tested.The simulation data was compared with the test data at different air-gaps,and the retarder braking characteristic with different eddy current disks was studied by the bench test.Test results show that the simulation data and test data agree well at low speed.The continuous braking characteristic test shows that the increased surface temperature of the eddy current disk is 158?and the brake torque decreases by 34.8%in 82s.Key words :retarder;permanent magnet eddy current;braking torque;numerical simulation
万方数据
涡流制动器工作原理
电涡流制动器使用说明书 一、概述： 电涡流制动器是一种性能优越的自动控制元件，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系。并具有响应速度快、结构简单等优点。 电涡流制动器广泛应用于测功机的加载。即测量电机、内燃机、减变速机等动力及传动机械的转矩、转速、功率、效率、电流、电压、功率因数时，用电涡流制动器作为模拟加载器。并可与计算机接口实现自动控制。与我公司生产的TR-1型转矩转速功率测量仪、CGQ型转矩转速传感器、WLK型自动控制器、自动测试软件可组成成套自动测功系统。 电涡流制动器广泛应用于印刷、包装、造纸及纸品加工、纺织、印染、电线、电缆、橡胶皮革、金属板带加工等有关卷绕装置的张力自动控制系统中。与我公司生产的WLK型控制器配套，可组成手动张力控制系统。与我公司生产的ZK 型自动张力控制仪及张力检测传感器配套，可组成闭环自动张力控制系统.。 二、主要特点： 1、转矩与激磁电流线性关系良好，适合于自动控制； 2、结构简单，运行稳定、价格低廉、使用维护方便； 3、采用水冷却，噪音低、振动小； 4、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验； 5、控制器采用直流电源，控制功率小。
四、特性曲线 注：P0为最大冷却功率； n1为额定最低转速； n2为额定最高转速。
五、使用环境 1、最高环境温度不超过40℃； 2、海拔高度不超过2000m； 3、当环境温度为20℃时，相对湿度不大于85%。 六、冷却水 1、水质。冷却水为自来水，一般工业用水、地下水、河水。水中不含有直径1mm 以上的固体颗粒或其它杂物，其pH值为6-8，硬度为200ppm以下为宜，最大值为300ppm。 2、水压。进水压力一般为不小于0.1Mpa，不大于0.3Mpa。用户在使用本产品时应安装水压表和进水阀门，以方便监控和调节水量。 3、水量。冷却水量见参数表，进水量的大小按测试功率的不同进行调节。 4、水温。进水温度最高不超过30℃，出水温度约为50℃-60℃为宜，使用时可根据出水温度的高低调节水量。 七、注意事项： 1、按额定转矩、转速、功率选用涡流制动器。严禁超转矩、超功率、超转速使 用。 2、运行前须对电涡流制动器进行检查。核定铭牌数据是否为要求的规格；检查 紧固件是否松动，各接线板接线是否正确，接触是否良好，如有缺陷或不良应予排除或更换；用500伏的兆欧表检查励磁绕组
液力缓速器工作原理及结构
三液力缓速器工作原理及结构 液力缓速器具有高速制动力矩大、制动平稳、噪声小、寿命长、体积较小等优点，使其在军用车辆、重型载货车以及工程机械等领域得到了广泛应用。为了保证车辆具有良好的制动性能，一般采用联合制动方式，即： 在车辆上，机械制动器和液力缓速器配合使用。 3.1液力缓速器基本结构 常见液力缓速器的型号不同，其结构和组成部分有着一定的区别，但是转子、定子、工作腔、壳体等是它们共同不可缺少的组成部分。如图3-1所示为德国福伊特（VOITH）公司液力缓速器结构简图。它是由转子、定子、工作腔、输入轴、热交换器、储油箱和壳体组成。定子和转子对置形成工作腔经阀门和工作液贮槽（油池）相通。缓速时，电子控制系统控制比例阀向工作液贮槽内施加气压使工作液充入工作腔，转子产生缓速力矩，使汽车减速；而转子在工作液里旋转的过程中，工作液在运动所形成的进出口压力差的作用下循环流过热交换器，热交换器通向发动机冷却系统的冷却水管把热量带到发动机冷却系统散逸掉。当缓速作用解除时，控制装置系统把工作液释放会回工作液贮槽，从而消除对转子的阻力作用。 转子和定子通常采用30或45的前倾叶片，转子的力矩系数约为相同轮腔径向叶片液力偶合器的3~10倍。 其安装方式一般分为与传动轴串连和并连两种。串连时可在变速器前、后安装;如果采取并连,则缓速器和变速器做成一个整体来安装。对于装有带液力变矩器的自动变速器车辆来说,原变速器系统已配备了储油罐、油泵和散热器等部件,因此,在配有自动变速器的客车和载货汽车上安装液力缓速器成本更低。。。 图3-1xx伊特液力缓速器结构组成 1.控制阀 2."定子 3."转子
4."空心轴 5."凸缘 6."储油箱 7."热交换器 3.2液力缓速器工作原理 缓速器工作时,压缩空气经电磁阀进入储油箱,将储油箱内的变速器油经油路压进缓速器内,缓速器开始工作。转子带动油液绕轴线旋转;同时,油液沿叶片方向运动,甩向定子。 定子叶片对油液产生反作用,油液流出定子再转回来冲击转子,这样就形成对转子的阻力矩,阻碍转子的转动,从而实现对车辆的减速作用。工作液在运动过程中使进出口形成压力差,油液循环流动,通过热交换器时,热量被来自发动机冷却系统的冷却水带走。整个系统工作原理如图3-2所示。图3-2液力缓速器工作原理图 PS: 该色为《汽车液力缓速器的原理及应用》 该色为《液力缓速器和电涡流缓速器》
涡流制动器
一种涡流制动器调速系统，是利用检测感应电动机转子电压作为转速反馈信号的转速单闭环系统，当转速给定值与实际值比较后产生差值时，此差值经速度调节器，令可控硅整流装置调节涡流制动器的制动转矩，使系统在给定转速下运行，其特征在于所述的调整速系统是在转速闭环的基础上，增设了克服涡流制动器电惯性的电流环，为了确保系统的安全可靠，再增设励磁电流快速上升补偿环节、励磁电流全过程监控环节及停顿制动环节，所述的转速闭环的转速反馈信号，是采用检测感应电动机的转子频率，并将频率快速转换成电压的测速方法。 涡流制动器,还有涡流阻尼器，原理是导体在磁场中运动，导体内产生感生电势感生电流，并受到阻碍其运动的制动电磁力矩。电涡流制动器 一、概述 涡流制动器又称电磁制动器，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。通常由涡流制动器、控制器及测力装置组成测功装置，可以测取被测机械的输出转矩和转速，从而得出输出功率，它可以取代磁粉离合器、水力测功机、直流发电机组等，用来测量各种电动机、变频器、发动机、齿轮箱等动力机械的性能，成为型式试验的必要设备，与其它测功装置相比，WZ
系列测功装置具有更高的可靠性、实用性和稳定性，价格也便宜很多。 二、主要特点 １、结构简单、运行稳定、价格低廉、使用维护方便； ２、采用水冷却，噪音低、振动小； ３、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验； ４、控制器采用单相交流电源，控制功率小； ５、转矩的测量可以采用普通磅秤、电子磅秤或高精度转矩转速测量仪，适用于不同测量精度的场合； ６、该装置还能作制动器用，制动力矩大,耐高转速。 三、产品规格及主要数据 １、型号说明 A：双轴伸，基本形式（可省略）B:单轴伸
福伊特液力缓速器使用说明
福伊特液力缓速器使用说明 请用户特别注意阅读缓速器使用说明书，以免缓速器误操作造成不必要的缓速器效果差或者缓速器部件损坏。 1. 手控制方式。驾驶员通过逐级扳动手控开关手柄来实现对缓 速器的控制。手控开关分五档，各档缓速作用如下： 0档——缓速器关闭 1档——缓速器恒速档 2档——最大缓速力矩的1/4 3档——最大缓速力矩的1/2 4档——最大缓速力矩的3/4 5档——最大缓速力矩 0－5档使用如下： （1） 客车点火，缓速器就处于待命状态。 （2） 当需要缓速时，扳动手控开关手柄逐级到需要的档位就可 以达到缓速的目的（此时缓速器指示灯应该亮，除了1档恒速档指示灯不亮）。 （3） 把手控开关手柄扳回0档，就撤消了缓速命令。 2. 恒速档使用如下： （1） 下长坡时要启动恒速功能前，首先使车辆速度减到安全的 速度值时，当到达想保持的车速时，把缓速器的手控开关扳到恒速档1档。 （2） 如果使用了恒速档，如果车速仍会加快，请使用辅助刹车 使车辆减速。 （3） 开关扳回0档，恒速功能解除。 3. 脚控方式。 脚控方式中，由脚制动总阀控制，共分三级缓速。当制动踏板有效行程为8时，缓速器I 档开始工作，制动踏板有效行程为18时，缓速器II 档开始工作，制动踏板有效行程为28mm 时，缓速器III 档。 4. 手控制方式和脚控方式既可以根据用户任意选装，或同时配置。
5. 为保障能最长时间连续使用缓速器，请在使用缓速器的时候总是 挂进一个变速箱的档位，并尽量往低档位换保持发动机转速始终高于 1500rpm，禁止空档使用缓速器。 6.缓速器是属于辅助刹车装置，请有预期性使用，紧急状况清使用主 刹车器减速。 7.在雨雪天气、路面湿滑或者车辆ABS有故障时，请慎重使用缓速器。
运用TRIZ理论的电磁与摩擦集成制动器设计
运用TRIZ 理论的电磁与摩擦集成制动器设计 赵树恩1，谢模毅1，李玉玲1，2，张东生2 （1.重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074；2.陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723000） 来稿日期：2017-03-08 基金项目：重庆市科委科研项目（cstc2014jcyjA6007）；陕西省科技厅科研项目（2014JM7291）；山地城市交通系统与安全重庆市重点实验室开 放基金（KTSS201305）；重庆市研究生科研创新项目（CYS15190） 作者简介：赵树恩，（1972-），男，陕西洋县人，博士研究生，教授，主要研究方向：车辆系统动力学与控制等； 谢模毅，（1991-），男，重庆奉节人，硕士研究生，主要研究方向：车辆系统动力学与控制方向研究 1 引言 制动系统是车辆安全运行的重要保障，目前，汽车制动系统主要采用以液压或气压伺服制动系统为主的摩擦制动系统。尽管汽车上安装的ABS 系统能有效防止制动时车轮的抱死，并缩短车辆制动距离，但对于高速制动、频繁制动或长下坡制动引起的“热衰退”现象未能有效改善。 近年来，汽车电磁制动系统研究得到了广泛关注，特别是电涡流缓速器作为辅助制动在大中型客车上的应用收到了良好的效果，它可以减少汽车制动时的动能，从而降低摩擦制动器的制动力，提高制动系统的抗热衰退性[1]。由于乘用车受安装空间的限制，电涡流缓速器在乘用车上尚未得到广泛应用，但国内外许多学者对此已进行了相关研究。文献[2]提出在汽车非驱动轴上加装 电涡流缓速器，通过电磁和液压两套制动系统来提高车辆的制动效能，但需要对车辆结构进行较大的改进；文献[3]中设计了一种将摩擦与永磁涡流相结合的集成制动器，该制动器电磁制动盘与摩擦制动盘共用相同工作区域，集成度高、便于安装，但两种制动方式会相互干扰，如摩擦磨损会导致电磁制动气隙变大，两种制动方式产生热量也会相互影响；文献[4]中提出一种基于盘式制动器的电磁与摩擦集成制动器，并给出了该制动器的制动方案，但该制动器也存在电磁与液压共用制动盘的弊端；文献[5]中提出了一种混合制动器，该制动器增大了摩擦盘的中空部分，将电磁制动部分置于摩擦盘“内圈”，此结构需对制动盘和制动钳进行较大改进，且电磁制动封闭，不利于散热。 基于传统盘式制动器，运用TRIZ 创新设计理论，设计了一 摘要：针对传统盘式制动器制动“热衰退”和液压制动响应慢等问题，运用“发明问题解决理论”—TRIZ 理论，综合汽车 摩擦制动与电涡流制动的工作原理，实现电磁—摩擦一体化制动器的创新设计。基于电磁感应定律，推导了电磁制动部分制动力矩公式，为磁场分析提供了理论基础。应用Ansoft Maxwell 对电磁制动部分磁感应强度分布情况及制动力矩响应曲线进行了分析，仿真结果表明，集成制动器各电磁制动情况均能获得一定的制动力矩，可以有效的分担部分摩擦制动的负担，降低“热衰退”。 关键词：TRIZ ；集成制动；制动力矩；电磁分析中图分类号：TH16；TRIZ 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2017）09-0094-04 TRIZ Applied Design for Electromagnetic-Friction Integration Brake ZHAO Shu-en 1，XIE Mo-yi 1，LI Yu-ling 1，2，ZHANG Dong-sheng 2 （1.The Mechanical-Electronic and Automobile Engineer College ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ； 2.College of Mechanical Engineering ，Shaanxi University of Technology ，Shaanxi Hanzhong 723000，China ） Abstract ：Aiming at the problem of traditional disc brake “heat fade ”and hydraulic brake response is slow ，Using the new problem solving applications for engineers and manufacturing professionals —TRIZ ，Comprehensive consideration the friction brake and eddy current brake working principle ，completed the design of electromagnetic —friction integrated brake innovation.Based on the law of electromagnetic induction ，the formula of electromagnetic brake parts brake torque is deduced ，provides a theoretical basis for the analysis of magnetic field.Applied Ansoft Maxwell electromagnetic brake part of the magnetic induction intensity distribution and braking torque response curves are analyzed ，and the simulation results show that integrated brake the electromagnetic braking scheme can obtain certain braking torque ，can effectively share the part of the friction brake ，reduce the “heat fade ”. Key Words ：TRIZ ；Integrated Brake ；Braking Torque ；Electromagnetic Analysis Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第9期2017年9月 94 万方数据
永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究
第44卷第6期2018年6月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.44No.6Jun.2018 永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究 叶乐志,刘玉朋,曹明广,李德胜 (北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124) 摘 要:针对重载货车下坡制动负荷过大的问题,基于永磁涡流制动原理提出一种制动力矩可无级调节的永磁涡流缓速器,用于车辆辅助制动.通过有限元法对永磁盘和涡流盘吸力特性进行分析,设计了制动力矩调节机构.通过建立永磁涡流缓速器数值分析模型,应用有限元仿真软件JMAG-Designer 分析了缓速器的电磁场分布,并得到了制动力矩与转速变化的关系.通过分析温度对涡流盘材料电磁特性的影响,采用数值模拟的方法得出了制动力矩随温度影响的变化规律.试制了Φ485mm ?255mm 永磁涡流缓速器样机,对不同气隙的数值仿真数据和试验数据进行对比,并对缓速器不同涡流盘材料时的制动特性进行了台架拖动试验.结果表明:低速时数值仿真和台架拖动试验数据吻合较好.永磁涡流缓速器持续制动特性试验表明,在82s 内涡流盘表层温度上升了158?,制动力矩下降了34.8%. 关键词:缓速器;永磁涡流;制动力矩;数值模拟 中图分类号:U 463.51 文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2018)06-0837-06 doi :10.11936/bjutxb2017040038收稿日期:2017-04-24 基金项目:北京市科技新星计划资助项目(Z151100*********);北京市教育委员会科研计划资助项目(KM2017100005010)作者简介:叶乐志(1982 ),男,讲师,主要从事电磁/永磁涡流制动和传动方面的研究,E-mail:yelezhi@https://www.360docs.net/doc/b115399308.html, Braking Characteristics and Experiment of a Permanent Magnet Eddy-current Retarder YE Lezhi,LIU Yupeng,CAO Mingguang,LI Desheng (College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)Abstract :Aiming at the over load braking problem of heavy vehicle,a permanent magnet eddy current retarder was proposed as an auxiliary braking apparatus,which is based on the principle of permanent magnet eddy current braking.The retarder can adjust the braking torque.The suction characteristics of the permanent magnetic disk and the eddy current disk were analyzed by using finite element method,and the braking torque adjusting mechanism was designed.The numerical analysis model was established.The electromagnetic field distribution was analyzed by using the finite element simulation software JMAG-Designer,and the relationship between the braking torque and the rotational speed was obtained.According to the analysis of temperature influence on the electromagnetic characteristics of the eddy current disk,the variation law of the braking torque with temperature was obtained by the numerical simulation method.A retarder prototype of Φ485mm ?255mm was tested.The simulation data was compared with the test data at different air-gaps,and the retarder braking characteristic with different eddy current disks was studied by the bench test.Test results show that the simulation data and test data agree well at low speed.The continuous braking characteristic test shows that the increased surface temperature of the eddy current disk is 158?and the brake torque decreases by 34.8%in 82s.Key words :retarder;permanent magnet eddy current;braking torque;numerical simulation 万方数据
液力缓速器基本结构及工作原理
液力缓速器基本结构及工作原理 一、基本结构 液力缓速器结构大致相同，以VOITH液力缓速器为例（图1），它是由转子、定子、工作腔、输入轴、热交换器、储油箱和壳体组成。其安装方式一般分为与传动轴串连和并连两种。串连时可在变速器前、后安装；如果采取并连，则缓速器和变速器做成一个整体来安装。对于装有带液力变矩器的自动变速器车辆来说，原变速器系统已配备了储油罐、油泵和散热器等部件，因此，在配有自动变速器的客车和载货汽车上安装液力缓速器成本更低。 二、工作原理 缓速器工作时，压缩空气经电磁阀进入储油箱，将储油箱内的变速器油经油路压进缓速器内，缓速器开始工作。转子带动油液绕轴线旋转；同时，油液沿叶片方向运动，甩向定子。定子叶片对油液产生反作用，油液流出定子再转回来冲击转子，这样就形成对转子的阻力矩，阻碍转子的转动，从而实现对车辆的减速作用。工作液在运动过程中使进出口形成压力差，油液循环流动，通过热交换器时，热量被来自发动机冷却系统的冷却水带走。整个系统工作原理如图2所示。
1 热交换器整体 25 控制压力（Py）气路“A”1/1 液力缓速器油-冷却循环通路 26 供压（Pv）气路 1/2 变速箱油-冷却循环通路 36 排气管路“R” 2 控制盒 41 油管 4 接线端子1 5 42 油箱 6 熔断器（8A） 43 油池 8 接地端子 44 定轮 15 ABS-信号 46 动轮 16 液力缓速器手柄控制开关 47 车速表信号 17 液力缓速器指示灯 55 放油口堵头 18 刹车灯继电器 62 调压阀 19 冷却水温度传感器 63 单向阀（进） 20 油温传感器 64 单向阀（出） 21 比例阀 69 ISO接口 22 排气装置 70 附加功能接口 23 排气球阀 72 压力传感器
液力缓速器制动性能影响因素分析
液力缓速器制动性能影响因素分析 林彩霞1张建莉2 何效平3 （华南农业大学工程学院，广州 510640） 摘要：液力减速器是高速、重载车辆必备的辅助制动器,具有高速制动力矩大、无机械磨损等优点,特别适合车辆下长坡及高速减速用，使用液力缓速器的车辆能提高制动系统的可靠性，延长制动系统的使用寿命，并能由此而大幅度降低车辆使用成本。本文以福伊特液力缓速器为研究对象，通过对液力缓速器的制动性能进行分析，并指出影响液力缓速器制动性能的主要因素，如：流体介质的性质，缓速器的结构以及传动轴的转速等，为国内液力缓速器的研制开发提供理论依据。 关键词：液力缓速器；制动性能；影响因素；分析 0前言 随着我国经济和道路交通事业的发展，农村公路货物和旅客运输的需求量日益增加。中国农村面积广大特别是山区面积众多，公路运输是农村的主要运输方式，主要行驶在矿山或山区公路上的汽车，经常要下长坡，需要对它进行持续制动；在交通状况好的地区，车辆平均行驶速度大幅度提高。这就意味着在同样的制动条件下、同样的时间内，现在车辆的行车制动器要产生更多热量，承受更大的热负荷。现在，不论是客车还是卡车，都在向高功率、高负载的方向发展，越来越重型化和高速化的运输，对车辆的性能提出了非常严格甚至苛刻的要求。尽管车辆所选用的发动机功率在提高，但车辆行车制动器的制动效能在世界范围内还没有较大突破，由于受空间尺寸的限制，其散热能力有限等原因，在车辆频繁制动或持续制动的条件下会出现高温积累，造成过热现象，使制动器的摩擦系数减少，磨损增加，严重时还有可能导致制动失效引发安全事故。因此，除了必要的行车制动器外，还应装备辅助制动器——行车缓速器，将行车制动器的负荷进行分流，使温度控制在安全范围内。统计数字表明，使用液力缓速器，行车制动器平均故障率可降低48.12%，制动片和制动鼓用量分别可减少42.04％和50.78%。表1的统计数字是安装缓速器前后刹车片的平均寿命对比数据，从表中可以看出其中，未装缓速器的客车制动片寿命约5-25万公里，而安装缓速器的客车制动片寿命约15-75万公里，其平均寿命可以提高3倍。因此，液力缓速器能提高车辆制动系统的可靠性，延长制动系统的使用寿命，并能由此而大幅度降低车辆使用成本[1]。 表1刹车片平均寿命 Table. 1 Clutch Plate Average Life 车型未安装缓速器(km) 安装缓速器(km) 提高倍数 运输汽车 100,000 600,000 6 载重汽车 40,000 160,000 4 巴士 35,000 250,000 7 废物载重车 12,000 100,000 8.5 大客车* 150,000 450,000 3 注：*是马来西亚的经验值，其余为欧洲地区经验值 1、国内液力缓速器存在的问题 目前，我国商用车上所使用的缓速器基本上是国外的产品，这对于农村运输车辆而言， 林彩霞，（出生年—1976），女，广东阳江人，讲师，在读博士，研究方向：农业机械化 通讯地址：广东省广州华南农业大学工程学院车辆工程系，邮编：510640 Email:cxlin76@https://www.360docs.net/doc/b115399308.html,
城轨车辆电制动系统
动力制动的基本原理 所谓动力制动，就是在列车制动时，将所有牵引电机的电动机工况转变为发电机工况，将列车动能转化为电能再通过两种方式——反馈给供电触网或消耗在电阻器上的方式将电能消耗掉。通过转换电路和受电弓将电能反馈给供电触网，提供本车辅助电源或同一电网中相邻运行的列车使用的方式，就是再生制动，又称为反馈制动。如果触网电压太高，不能接受反馈电能，电能只能通过列车上的电阻器发热消耗，转变成热能散发到大气中去，这种方式就是电阻制动，又称为能耗制动。 电制动 从能量的观点来看，制动的本质就是将列车的动能转移成别的形式的能量。制动系统转移动能的能力成为制动功率。一般的在一定的安全制动距离下，列车的制动功率是其速度的三次函数。现代化轨道交通车辆的速度都很高，列车质量也很大，其制动功率如果仅仅以一种机械的方式实现转移是很难达到的。 目前，采用最多的机械摩擦制动方式是闸瓦制动。但其受到制动功率的限制外，闸瓦与车轮踏面磨耗后产生的粉尘和热量对环境也会造成严重污染，特别是在通风条件不好的隧道内，这些粉尘和热量将会对乘客和设备产生严重影响。此外，频繁使用摩擦制动，将使闸瓦更换频繁，车轮踏面的修正镟削量增加，不仅维修成本高，车辆修理时间也很长，车辆的使用频率就会降低。
为了减少机械摩擦，应尽量采用无污染的制动方式，目前最好的方法就是使用电制动。而电制动按照其制动原理的不同又可以分为动力制动和电磁涡流制动。 （一）动力制动 由于现代城市轨道交通车辆一般采用了电力牵引的电动车组，采用直流或交流电动机作为牵引动力，因此以动力制动作为主要制动方式已经成为城市轨道交通车辆的发展趋势。电动车组中既有动车又有拖车，除了拖车没有电动机只能使用摩擦制动外，所有动车都可以进行动力制动，并且还可以承担部分拖车的制动力。 （二） 电磁涡流制动 为了充分发挥轨道电磁制动的优点，规避其不足，又设计出了电磁涡流制动。 电磁涡流制动就是利用电磁涡流在磁场下产生洛伦磁力，利用洛伦磁力的作用方向与物体运动的方向相反的物理原理来设计的一种电池制动方式，这种制动方式具有无摩擦，无噪声，体积小制动力大的优点。目前，轨道交通车辆利用电磁涡流制动的方式主要有盘形涡流制动和轨道直线涡流制动 1，盘形涡流制动 盘形涡流制动利用安装在车轴上的圆盘切割磁力线产生涡流
电涡流制动的工作原理及其在汽车上应用陈娟
电涡流制动的工作原理及其在汽车上应用陈娟 发表时间：2018-01-24T20:21:03.637Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：陈娟 [导读] 摘要：随着当前社会经济的发展，汽车工业得到了快速的发展，电涡流制动在汽车上有着十分广泛的应用，本文就电涡流制动的工作原理及其在汽车上应用进行阐述和分析。 山东理工大学山东淄博 255049；齐河县职业中等专业学校山东德州 251114 摘要：随着当前社会经济的发展，汽车工业得到了快速的发展，电涡流制动在汽车上有着十分广泛的应用，本文就电涡流制动的工作原理及其在汽车上应用进行阐述和分析。 关键词：电涡流制动；工作原理；汽车上应用 1.前言 电涡流制动在汽车上的应用大大提升了汽车的运行效率，满足汽车行业发展的需要。 2.构成及工作原理 电涡流缓速器一般由定子、转子及固定支架等组成，如图1所示。该装置安装在车辆驱动桥与变速器之间，通过电磁感应原理实现无接触制动。转子随传动轴一起旋转时，定子线圈内通电产生磁场，缓速器工作，转子切割定子电磁场，在转子盘内部产生旋涡状的感应电流(电涡流)，并在转子上产生一个与转子转动方向相反的力矩。同时电涡流在具有一定电阻的转子盘内流动，产生热效应，使转子发热。转子盘上设有叶片，其产生的风力可将热量迅速吹散。通过以上过程，车辆行驶的动能即通过感应电流转化为热能。 2.1电涡流缓速器的性能特点 提高车辆行驶的安全性 采用电涡流缓速器进行制动，可使车轮制动器温升大为降低，确保车轮制动器处于良好工作状态，进而缓解车辆跑偏、制动失灵和爆胎等安全隐患。电涡流缓速器是一个相对独立、反应灵敏的辅助制动系统，其转子与传动轴紧固在一起，能按驾驶员的意愿提供制动力矩，因而它的性能优于发动机排气制动。电涡流缓速器采用电流直接驱动，无中间环节，其操纵响应时间仅40ms,比液力缓速器响应时间快加倍。电涡流缓速器是一种完全独立于车轮制动器的车辆缓速装置，如果制动系统突然失效，仍可用电涡流缓速器来使车辆保留一定的减速制动功能。电涡流缓速器能分担原制动系统30%-90%的工作量，大大减轻了行车制动器负荷，使其温升降低，有效避免“热衰退”现象，有利于提高车辆在山区行驶的安全性。电涡流缓速器采用的是驱动车轮共控式，承担着整车的主要制动功能，这样就能改善传统制动系统左右车轮制动不一致的问题，避免制动跑偏现象发生。同时还能使车辆获得较好的转向操纵性，特别是有利于提高潮湿、冰雪路段驾驶的安全性。安装申‘涡流缓速器后，制动时轮胎温度明显下降，降低了爆胎的可能性。 2.2提高车辆环保性能 电涡流缓速器实行非接触式制动，工作时没有摩擦材料接触，本身不会发出制动噪声;由于它可以使传统制动器工作负荷大大减轻，故汽车制动时发出的“尖叫”声也不再产生。电涡流缓速器工作不产生粉尘，同时也减少了传统制动系统在制动时摩擦材料产生的粉尘。 2.3提高操作与行驶舒适性 安装电涡流缓速器后，驾驶员可方便地通过手控开关来实施多挡缓速，还可按下恒速功能开关来使缓速器自动工作，减轻了驾驶员在下坡路段的精神压力。由于电涡流缓速器工作平稳，能提供平滑、渐进、安静的缓速效果，并能在任何车速下得到所需的减速力，因而使车辆驾驶更加容易、更加舒适。 2.4提高车辆经济性 由于电涡流缓速器的定子和转子之间没有接触，不存在磨损，因而故障率极低。平时除了做好例行检查、保持清洁以外，其他维护工作量很少，所以维护费用极低。电涡流缓速器能够承担车辆部分制动力矩，因而能够延长车轮制动器的使用寿命，降低用于车辆制动系统的维修费用，提高经济效益。据统计，安装电涡流缓速器的车辆，其车轮制动器寿命比不安装电涡流缓速器的车辆延长4一7倍，轮胎寿命延长20%。安装电涡流缓速器能减少车轮制动系统的保养费用。安装电涡流缓速器可使车辆的制动摩擦片寿命延长4倍左右，使轮胎寿命延长20%以上。 3.电涡流制动在汽车上的应用 工信部出台的《关于进一步提高大中型客货车安全技术性能加强车辆(公告)管理和注册登记管理工作的通知》中规定:危险货物运输车、总质量大于12t的货车应装备缓速器或其他辅助制动装置。出台的新国标GB7258《机动车运行安全技术条件》规定:车长大于9m的客车(对专用校车为车长大于8m)、总质量大于等于12000kg的货车和专项作业车、所有危险货物运输车，应装备缓速器或其他辅助制动装置。汽车辅助制动装置主要有以下几种:排气制动、发动机缓速制动、电涡流缓速器和液力缓速器等。排气制动和发动机缓速制动力矩太小，液力缓速器由于成本高并且控制复杂，并未大规模应用在汽车上，目前为应用最广泛的是电涡流缓速器。按机械装置和安装位置的不同，电涡流缓速器可以分为三类:安装于变速箱输出端或驱动桥输入端。该类缓速器为两转子-定子结构，此类缓速器适合于安装在发动机后置的客车和短轴距牵引车上。安装在传动轴中问。该类缓速器也是两转子、定子的结构，此类缓速器适合安装在传动轴较长的车型。(3)转筒式电涡流缓速器。该类缓速器结构如同一个“巨”字形状，转子形状为圆筒状，定子线圈沿定子架的径向均匀分布。 永磁缓速器是一种新型的节能环保辅助制动装置，制动时不消耗电能，提高了汽车的经济性。永磁缓速器的结构按转子形状分为盘式和转筒式两种类型，但是盘式永磁缓速器存在体积大且难以控制等缺点，所以目前永磁缓速器基本都是转筒式结构。由于永磁缓速器中永磁体的磁场一直都存在，所以永磁缓速器一般都会有磁场屏蔽装置。开启或解除制动，是通过气缸等元件来推动磁场屏蔽装置使磁场处于开启和屏蔽状态即可。虽然永磁缓速器不消耗电能，但是永磁缓速器制动力矩小、控制复杂且存在漏磁现象，所以永磁缓速器也需要进一步的改进。 4.存在的问题和展望 4.1问题分析 4.1.1制动装置温升问题 根据能量守恒定律,永磁涡流制动过程将运动物体的动能转化为热能散发掉了,这会引起制动装置温升。再加上外界温度的灼热效应,使
电涡流制动器使用注意事项
电涡流制动器使用注意事项 一、概述： 电涡流制动器是一种性能优越的自动控制元件，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系。并具有响应速度快、结构简单等优点。 电涡流制动器广泛应用于测功机的加载。即测量电机、内燃机、减变速机动力及传动机械的转矩、转速、功率、效率、电流、电压、功率因数时，用电涡流制动器作为模拟加载器。并可与计算机接口实现自动控制。 二、主要特点： 1、转矩与激磁电流线性关系良好，适合于自动控制； 2、结构简单，运行稳定、价格低廉、使用维护方便； 3、采用水冷却，噪音低、振动小； 4、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验； 5、控制器采用直流电源，控制功率小。 五、使用环境 1、最高环境温度不超过40℃； 2、海拔高度不超过2000m； 3、当环境温度为20℃时，相对湿度不大于85%。 六、冷却水 1、水质。冷却水为自来水，一般工业用水、地下水、河水。水中不含有直径1mm 以上的固体颗粒或其它杂物，其pH值为6-8，硬度为200ppm以下为宜，最大值为300ppm。 2、水压。进水压力一般为不小于0.1Mpa，不大于0.3Mpa。用户在使用本产品时应安装水压表和进水阀门，以方便监控和调节水量。 3、水量。冷却水量见参数表，进水量的大小按测试功率的不同进行调节。 4、水温。进水温度最高不超过30℃，出水温度约为50℃-60℃为宜，使用时可根据出水温度的高低调节水量。 七、注意事项： 1、按额定转矩、转速、功率选用涡流制动器。严禁超转矩、超功率、超转速使 用。 2、运行前须对电涡流制动器进行检查。核定铭牌数据是否为要求的规格；检查 紧固件是否松动，各接线板接线是否正确，接触是否良好，如有缺陷或不良应予排除或更换；用500伏的兆欧表检查励磁绕组。
液力缓速器作用及工作原理.
汽车液力缓速器的原理及应用 汽车制动系是汽车安全行驶中最重要的系统之一。随着发动机技术发展和道路条件的改善，汽车的行驶速度和单次运行距离都有了很大的发展，行驶动能大幅度的提高，从而使得传统的摩擦片式制动装置越来越不能适应长时间、高强度的工作需要。由于频繁或长时间地使用行车制动器，出现摩擦片过热的制动效能热衰退现象，严重时导致制动失效，威胁到行车安全[1]。车辆也因为频繁更换制动蹄片和轮胎导致运输成本的增加。为了解决这一问题，应运而生的各种车辆辅助制动系统迅速发展，液力缓速器就是其中一种。 一、液力缓速器的发展历史 最早出现液力缓速器是为了解决火车短距离内减速困难的问题。此后，液力缓速器被用在汽车列车上，发现其很好的辅助制动效果。当今液力缓速器越来越多地被运用到重型载货汽车和大、中型客车上。随着其应用的发展，出现了很多生产液力缓速器的公司。比较著名的液力缓速器厂商有德国福伊特（VOITH）公司、法国泰尔马（TELMA）公司、美国通用公司、日本TBK公司等[2]。目前来看，其生产技术已经比较成熟，形成了适用于各种车型的系列产品。我国的液力缓速器研发已经有一定的发展，但不管是技术水平还是应用数量都远落后于国外。 二、液力缓速器结构、工作原理及控制方式 （一）基本结构 液力缓速器结构大致相同，以VOITH液力缓速器为例（图1），它是由转子、定子、工作腔、输入轴、热交换器、储油箱和壳体组成。其安装方式一般分为与传动轴串连和并连两种。串连时可在变速器前、后安装；如果采取并连，则缓速器和变速器做成一个整体来安装。对于装有带液力变矩器的自动变速器车辆来说，原变速器系统已配备了储油罐、油泵和散热器等部件，因此，在配有自动变速器的客车和载货汽车上安装液力缓速器成本更低。
电磁感应制动系统
“电磁感应”制动系统项目计划书 作者：新锐团队 成员：刘超郑彬王浩杰刘萍刘昌华
第一章执行总结 1.1项目简介： 当今社会，节能减排已成为共识。而交通工具已经成为众多能源消耗大户之一。我们的项目便立足于当下这个问题，力求改进一些消耗能量的配件从而节约部分能源。由于我们项目的立足点在于交通工具上(包括火车、汽车等)，所以目标市场规模巨大，范围面广，故其带来的经济利益巨大。 1.2产品简介： 本产品依靠的基本原理为电磁感应，利用汽车或火车在减速刹车时车轮的滚动产生电能，并储存起来，节省下部分汽油发电所消耗的能量。同时，若蓄电池容量超过饱和则自动利用多余电能形成电磁铁，增大磁场，增大制动力量，加速制动。同时，在手动挡汽车上，改刹车启用时，离合器自动分离，以确保刹车成功。 1.3市场分析： 当下，全社会在节能问题上已基本达成共识，同时国家政策也在大力鼓励环保节能型产业，对消费者而言，此技术不仅让汽车刹车得到有效保护，同时节约了发电的部分油耗量，财产得到了双重保护，必然受到亲睐。 同时，汽车市场又是如此巨大，火车市场效果更是明显，因为火车制动时是空溜，可以将剩余的动能大部分转换成电能储存。由此可见，市场如此之广，经济利益如此之大。 第二章产品详解（火车为例） 本系统是一套利用火车轮的发电装置 本系统是一种利用火车轮的发电装置，是由固定轴7，发电机线圈绕组定子6，制动装置5，制动连杆或电控装置16，轴承10，传动轴9，减震装置13，车体12，连接盘3，发电机转子4，公母槽17，隔磁材料18，车轮2，罗栓1，线圈外用绝缘漆或加层防护罩，整流器－调压器11，蓄电池15，电动机14，驱动盘8，等经安装组合成火车轮发电机
电磁制动器的原理与设计
1 引言 1.1 课题研究的背景及意义 制动器是保障汽车安全运行、取得预期运行效益的最基本的使用性能，因此汽车制造厂、使用者、汽车维修和管理人员都很重视车辆的制动性。随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性日渐突出，众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法以及采用新的技术。 最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的车辆质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自身质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动（图1.1）是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器，克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世，通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。 1.前轮制动器 2.制动轮缸3、6、8.油管 4.制动踏板机构 5.制动主缸7.后轮制动器
图1.1 在液压鼓式制动器出现的若干年后，人们又发明了液压钳盘式制动器，盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义，是取其形状而得名。由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动卡钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。 20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统（ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器（电子计算机）与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。 1.2 制动系统的现状与发展 目前液压操纵仍然是最可靠、经济的方法，即使增加了防抱制动（ABS)功能后，传统的油液制动系统仍然占有优势地位。传统的控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后制动力平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要对油液压力进行调节。传统的液压制动系统发展至今已是非常成熟的技术，随着人们对制动性能要求的不断提高，防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统（TCS）、电子稳定性控制程序（ESP)、主动避撞技术（ACC）等功能逐渐融入到制动系统中，越来越多的附加机构安装于制动线路上，这使得制动系统结构更加复杂，也增加了液压回路泄露的隐患以及装配、维修的难度。因此，一种结构更简捷，功能更可靠的制动系统呼之欲出。 随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。线控制动系统失一个全新的系统，给制动系统带来巨大的变革，为将来的车辆智能控制提供条件。随着汽车电子化的发展，现代汽车制动控制技术正朝着电制动方向发展。电制动系统首先用在混合动力制动系统车辆上，采用液压制动和电制动两种制动系统。但这种混合制动系统也只是全电制动系统的过渡方案，由于两套制动系统共存，使结构复杂，成本偏高。而线控制动因其巨大的优越性，必将取代传统的
盘式制动器的设计
制动系设计 （盘式制动器） 目录 TOC \o "1-3" \u 第一章绪论 1 § 1.1 制动系统的简介 1 § 1.2 制动系统的一般工作原理 2 § 1.3 制动系统的分类 4 § 1.3.1 按制动系统的作用分类 4 § 1.3.2 按制动系统的操纵能源分类 4 § 1.3.3 按制动能量的传输方式分类 5 § 1.4 制动系统的重要性 5 第二章制动器的类型及选择 6 § 2.1 盘式制动器 6 § 2.1.1 固定钳式盘式制动器 8 § 2.1.2 浮动钳式盘式制动器 8 第三章制动系的主要相关参数及其选择 11 §3.1 制动时汽车的方向稳定性 11 §3.2 制动力与制动力分配系数的相关计算 12 §3.3 制动强度和附着系数利用率的计算 14 §3.4 制动器的最大制动力矩的确定 15 §3.5 制动器因数的选择 16 §3.6 应急制动和驻车制动所需的制动力矩 17 §3.6.1 应急制动的制动力矩 17 §3.6.2 驻车制动的制动力矩 17 第4章盘式制动器的主要参数 19 §4.1 盘式制动器的结构图 19 §4.2 盘式制动器主要参数的确定 19 §4.3 制动盘与衬块之间的间隙自动调整 21 § 4.4 盘式制动器制动力矩的计算 22 § 4.5 摩擦衬块的磨损特性的校核 25 第五章制动器驱动机构的结构型式选择及设计计算 28
§ 5.1 制动缸液压传动装置的工作原理 28 § 5.2 液压伺服制动系的类型及选择 29 § 5.3 制动管路的分路系统 31 § 5.4 选择液压制动的优点和缺点 32 § 5.5 液压制动驱动机构的设计计算 33 § 5.5.1 制动轮缸直径及工作容积的确定 33 § 5.5.2 制动主缸的形式及选择 34 § 5.5.3 制动主缸直径和工作容积的确定 34 § 5.5.4 制动踏板力的确定 35 § 5.5.5 制动踏板行程的确定 36 参考文献 38 第1章绪论 汽车制动系是用于行驶中的汽车减速或停车，是下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。 汽车的制动系统至少要有两套独立的制动装置，即行车制动器和驻车制动器；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车还应有自动制动装置。 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此在汽车上必须有一种专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等的情况，使外界（主要是路面）对汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的一系列装置称为制动系统。 §1.1制动系统的简介 制动系统是由制动器和制动驱动机构组成的。制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件。其中也包括辅助制动系统中的缓速系统。制动驱动机构包括功能供给装置、控制装置、传动装置、制动力调节及报警装置、压力保护装置等附加装置。功能装置供给、调节制动所需能量并改善传能介质状态。其中，产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体亦可为制动能源。制动系统的简单示意图如下：