基於磁流變液的汽車液力緩速器制動穩定機理研究

《基於磁流變液的汽車液力緩速器制動穩定機理研究》是依託武漢理工大學，由譚罡風擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於磁流變液的汽車液力緩速器制動穩定機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：譚罡風
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

液力緩速器是保證重型汽車行車安全的重要輔助制動裝置。該裝置通過其工作輪內部傳動工質的阻尼作用實現機械能的耗散。為保證制動穩定性，緩速器工作輪腔內的充液率需要動態回響整車行駛工況的變化。然而充、放液過程存在的遲滯效應制約了緩速制動穩定性的提高。本項目以磁流變液作為液力緩速器的傳力工質，首先研究外加磁場的強度、分布以及運動特徵對緩速器制動力矩穩定特性的影響；然後分析磁流變液的粘度隨溫度及緩速器動輪轉速的變化特點，得到磁流變液外加磁場的溫度及速度補償規律；通過建立冷卻工質與磁流變液之間的雙向傳熱模型，明晰緩速器定輪壁溫及熱流密度對工作輪腔內磁流變液磁性作用力的影響；最後探索恆速輔助制動和減速輔助制動工況下，實現制動力矩穩定所需的外加磁場的控制規律及相變冷卻傳熱的控制方法,為提高液力緩速器制動力矩的穩定特性提供理論支撐，從而提高我國重型汽車恆速制動的穩定性，保障減速制動的安全性。

結題摘要

本課題提出基於磁流變液傳動的汽車液力緩速器方案，以磁流變液代替傳統液力緩速器傳動工質，通過磁流變液對磁場快速回響的特性，增加緩速器制動力矩的控制精度和穩定性。通過分析磁流變液的特性和制動機理，確定了磁場的布置方式。研究了磁場對磁流變液緩速器制動力矩的影響，其制動力矩隨著周向磁場的增加而減小，隨著軸向磁場的增加而增加，然後，進一步比較了不同勵磁方式下磁場對力矩的控制能力，周向磁場對制動力矩的調節範圍占最大制動力矩值的70%，僅通過磁場調節就可以達到磁流變液緩速器的力矩調控需求，而軸向磁場僅為15%，適用於制動力矩的微調，周向磁場對制動力矩的調控能力遠優於軸向磁場。根據磁流變液的溫度敏感性，得出磁流變液緩速器制動力矩與溫度之間的關係，得出制動力矩隨著溫度的升高而增加，但其增長率反而隨溫度的升高而變小；同時，原有磁感應強度也會影響溫度升高時帶來的力矩變化量，力矩波動有隨著原有磁場增大而增大的趨勢，即高磁場時溫度變化引起的力矩波動更需要補償；對於溫度引起的力矩波動，溫度偏離基準溫度越遠時，所需補償磁場越大，在低磁場區域，磁場補償量隨著原有磁場線性增長，而在高磁場區域，補償磁場有維持穩定趨勢。基於朗肯循環，建立了液力緩速器的溫控模型，探明不同工況下液壓緩速器的發熱性能和油外循環性能。通過比較ORC系統與傳統水冷系統的仿真結果，對液壓緩速器的溫度控制穩定性，系統能耗和制動力矩特性進行了對比。實驗證明了使用ORC系統控制油溫的有效性。結果表明，在相同的工作條件下，ORC系統將油溫變化降低了87％。此外，可以減少最多150Nm的制動扭矩波動。