径向构造电液复合缓速器制动特性

为保证在长下坡工况时的安全行驶,重载车辆普遍安装液力缓速器或电涡流缓速器.液力缓速器(液缓)低速特性差,单独使用难以满足重载车辆在低车速下长坡时对辅助制动系统的需求,而电涡流缓速器(电缓)在高速时扭矩小,由此得出:电缓与液缓两者的制动性能具有互补的特点.结合液力制动及电涡流制动机理,将电缓与液缓一体化设计,获得了一种径向构造的电液复合缓速器(简称电液复合缓速器).该缓速器在低转速下主要依靠电涡流缓速部分制动,在高速时依靠电涡流缓速部分及液力缓速部分共同作用.对试制的样机进行台架试验,研究了电液复合缓速器的制动特性和控制方法.同时,建立车辆仅依靠缓速器制动的动力学模型,并根据试验结果建立了考虑响应时间的缓速器模型.通过对上述模型进行数值模拟,研究在相同空间内设计的电液复合缓速器、纯液缓和纯电缓的制动特性.研究发现车辆仅依靠电液复合缓速器进行制动,不但能够满足国标对车辆辅助制动系统的要求,还能够使制动时间最短.除此之外,可仅通过控制电涡流部分的制动扭矩实现车辆的恒速控制,从而简化车辆辅助制动系统的控制难度.     

磁流变液剪切屈服应力的数值分析

为了改善单链模型的准确性，从颗粒间的磁相互作用能出发，建立了磁流变液多链计算模型．考虑链内颗粒和相邻链中颗粒的影响，利用磁能密度的变化，得到了磁致剪切应力应变关系，由剪切应力应变曲线的最大值来确定磁流变液的剪切屈服应力．对于链状结构，研究了链间距与链内相邻颗粒距离之比对磁流变液剪切屈服应力的影响；对于柱状结构，通过确定柱的大小及相邻柱的间距，构建了BCT结构计算模型，对含柱状结构的磁流变液的剪切屈服应力进行了分析．计算结果表明，当比值较大时，多链模型与单链模型趋于一致；比值较小时单链模型的误差不能忽略．传统的单链模型高估了磁流变液的剪切屈服应力，铁磁颗粒体积比浓度较小时，链状结构有比柱状结构更高的剪切屈服应力；而当颗粒体积比浓度较大时，柱状结构优于链状结构．     

电磁液冷缓速器制动力矩影响参数

针对传统电涡流缓速器的风冷散热、热衰退问题严重的缺点,提出一种双凸极构造的电磁缓速器模型.在该缓速器的定子内设有液体通道,通过液冷措施及时排出缓速器工作时产生的热量,使其保持较低的温度;介绍了该缓速器的结构,在进行理论分析后,应用电磁场有限元分析专用工具,对缓速器的磁场和涡流场进行分析,详细讨论了电导率、励磁电流以及励磁电流饱和程度对制动力矩的影响.结果表明:随着电导率的增加,制动力矩逐渐趋于饱和;当励磁电流饱和时,随着励磁电流的增大,制动力矩不会明显地增加;当励磁电流的饱和程度不断增加时,制动力矩变化缓慢.     

传动装置中磁流变液的稳态流动分析

为了了解磁流变液在传动装置中的流动,基于Bingham模型和流体动量方程,分析稳态下传动装置中磁流变液的流动特性。研究结果表明,在同步工况下,传动装置流场中磁流变液未屈服,各点角速度相同;在滑差工况下,随外加磁场的增大和滑差转速的减小,磁流变液逐渐从完全屈服向部分屈服转变;磁流变液完全屈服时,磁流变液角速度随半径呈非线性增加,工作间隙中磁场越强,流场的非线性分布越明显;磁流变液部分屈服时屈服区域随外加磁场的增大而减小,随滑差转速的增大而增大,未屈服区与主动转子相连;稳态下磁流变传动装置传递的转矩随外加磁场的增加而近似呈线性增大,但在相同外加磁场下,传递转矩基本不随滑差转速改变而改变,表现出良好的恒转矩特性。     

电磁液冷缓速器制动性能

针对电涡流缓速器制动力矩热衰退严重的问题,提出了一种基于横向磁通的转子内嵌式电磁液冷缓速器,研究了其结构特点和工作原理,根据其涡流分布规律,利用电磁学原理推导出了缓速器制动力矩计算公式,得到了缓速器制动力矩与转子尺寸、凸极形状、定子材料、励磁电流及转子转速等参数之间的关系,并通过试验验证了制动力矩计算公式的正确性.最后对该电磁液冷缓速器进行了空损力矩试验和制动力矩热衰退试验.试验结果表明,该电磁液冷缓速器结构合理,功率密度高,持续制动热衰退小.     

基于有限元法的永磁缓速器涡流场分析

为了提高缓速器气隙磁场和制动力矩计算精度,将矢量磁位法应用到永磁缓速器涡流场有限元计算中,并考虑转子磁导率的非线性以及涡流产生磁场对永磁体磁场削弱作用.应用电磁场有限元仿真软件,采用混合自动剖分技术,得到缓速器电磁场数值解.试验结果表明,静态工作间隙磁感应强度计算值与试验值误差在5%以下,永磁缓速器制动力矩数值计算值与试验值吻合较好.     

自励式车桥缓速器制动性能

针对传统电涡流缓速器制动力矩热衰退严重,液力缓速器结构复杂、价格高以及拖挂车辆缓速器安装位置的特殊性,提出了一种自励式车桥电磁液冷缓速器.研究了自励式车桥缓速器的结构特点和工作原理,利用电磁学原理推导出缓速器气隙磁密和制动力矩的公式,建立制动系统和发电系统的数学分析模型,对制动系统的磁路和发电系统的性能进行分析.设计了2 000 N·m自励式车桥缓速器的三维模型,利用有限元法对其电磁场分布、制动力矩和发电特性等进行瞬态仿真分析,得出影响制动力矩和发电性能的相关因素.最后对自励式车桥缓速器样机进行台架试验,对缓速器样机制动特性和发电特性进行测试,并将测试结果与理论计算结果进行对比,得出测试结果与理论计算结果误差在6%以内;在车桥缓速器转速为1 000 r/min时,制动力矩达到2 000 N·m,工作20 min后,制动力矩为1 580 N·m,下降了20.8%,满足重型车辆的要求;在转速为1 000 r/min时,发电机负载电流达到90 A,满足供电需求,证明自励式车桥缓速器设计合理,满足车辆制动要求.     

基于磁流变液的磁流变阀设计与研究

阐述了磁流变液的流变特性,分析了磁流变阀的结构及其性能影响因素.依据磁流变液的流变特性,设计了一种工作间隙中置的磁流变阀,并对其性能特性进行了研究.研究表明:磁流变液、磁场、磁流变阀的材料和结构是磁流变阀性能的主要影响因素.在电流一定的条件下,工作间隙中置的磁流变阀可使其工作间隙内的磁流变液产生较高的屈服应力,可有效提高磁流变阀的性能     

基于多场耦合分析的磁流变阻尼器建模与结构参数影响

为了建立准确的阻尼器出力模型,在Bingham黏塑性模型的基础上增加线性弹簧单元描述磁流变液的黏弹塑性. 以双出杆剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,将上述模型引入多场耦合仿真中,结合磁场仿真得到的非均匀动态磁场,可得磁流变液的表观黏度分布,处理得到阻尼器在不同的输入激励与电流下的动态特性. 研究结果表明,相较于并联本构,依据串联本构建立的磁流变阻尼器仿真模型与试验结果具有更好的一致性. 根据理论与仿真分析各结构参数对阻尼器磁场及阻尼器出力及其可调范围的影响,计算各参数对阻尼器出力的灵敏度. 结果表明,阻尼间隙与活塞直径对阻尼器的出力影响较大,其中活塞直径的影响最大,峰值灵敏度指标与均值灵敏度指标分别为84.66%和94.51 N.     

外转子构造的电磁液冷缓速器制动性能

针对液力缓速器价格高,传统电涡流缓速器制动力矩热衰退严重,自励缓速器控制复杂等问题,提出一种外转子构造的电磁液冷缓速器结构.设计了2 000 N·m缓速器样机的三维模型,对模型进行有限元仿真分析.对外转子缓速器制动力矩进行理论推导,分析系统磁路、热场等问题,并对内热源进行处理.利用成熟的有限元法对电磁场模型、制动力矩特性以及温度场进行三维瞬态仿真分析,并与理论计算结果进行对比,验证了理论推导的正确性.