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文檔簡介
1、制動裝置直接關系行車安全,尤其是重型運輸車輛,制動扭矩很大,常規(guī)的摩擦制動裝置在制動過程中,存在熱耗散效率低,制動時間長,制動過熱、極易損壞等殃及行車安全問題,加裝液力緩速器輔助制動系統(tǒng)是解決其問題的重要途徑之一。為此,我們已展開了近10年的產(chǎn)品開發(fā)工作,研制出了幾種型號的液力緩速器產(chǎn)品。由于其急速制動過程的影響因素繁多,非穩(wěn)態(tài)充液過程中功熱轉換及耗散的非線性變化特征的理論表達,充液介質物性及其變化特征、流態(tài)、位置,功熱轉換強度動態(tài)變化
2、,導致系統(tǒng)內部復雜地擾動,反過來又引起功熱轉換及耗散發(fā)生本質的變化,瞬態(tài)過程液固相互作用機制諸多技術基礎問題尚解釋不清。為此,本研究從表征液力緩速器制動性能的綜合特征參數(shù)入手,深入分析液力緩速器工作介質物性、裝置幾何結構定性特征參數(shù)、運動特征參數(shù)之間的內在關系及相互作用的機制,揭示介質溫度與粘度、充液率與介質流變特性、介質粘度與制動扭矩、不同充液率下轉速與制動扭矩的關系及其變化規(guī)律;以近年我們與深圳市特爾佳科技股份有限公司共同研發(fā)的TH
3、B40液力緩速器為對象,以量綱分析,相似性論證為主要任務,采用理論分析、CFD計算與試驗考證相結合的方法,揭示非穩(wěn)態(tài)過程中的功熱轉換與耗散規(guī)律,闡明液力緩速器制動機理,論文研究工作及創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾方面:
1)在分析國內外液力緩速器研究的基礎上,結合課題組與深圳市特爾佳科技股份有限公司合作研發(fā)的THB40液力緩速器,在分析其原理、結構、特性和存在的問題的基礎上,證實了介質的運動特征狀態(tài)在制動過程中,存在由膨性、塑性、假塑
4、性流態(tài)交互轉換的質變點。
2)在計算流體力學典型的控制方程基礎上,以液力緩速器內流場的特點選擇SST-k?雙方程湍流模型,并給出了方程中的關鍵參數(shù)的求法;在此基礎上介紹了求解過程與液力緩速器制動扭矩的計算方法。
3)基于氣液兩相模型對液力緩速器以不同充液率、不同溫度、不同轉速、不同粘度進行了CFD仿真計算。通過對計算結果的分析,得出以下結論:相同轉速和介質溫度下制動扭矩隨充液率的增加而增大;相同充液率和轉速下制動扭矩
5、隨溫度的升高而增大,但增加的速率隨溫度升高而減小,在溫度高于90℃時,制動扭矩值趨于平緩;在相同充液率和溫度下,制動扭矩隨轉速的變化與充液率有關,充液率在95%時轉速升高制動扭矩增大。
4)用HVM472型全自動寬量程粘度儀對本文研究所用油液介質殼牌全合成5W-40潤滑油在不同溫度下的粘度進行了測定,驗證了表征油液介質粘溫特性的瓦爾塞方程的正確;在臺架上對液力緩速器以不同溫粘度、不同控制氣壓、不同轉速進行了制動性能試驗,制動扭
6、矩結果和相同條件下CFD數(shù)值計算的制動扭矩結果進行了比對,兩者變化趨勢是基本一致的:在95%充液率、工作介質溫度95℃時,制動扭矩隨轉速升高而增大,兩者最大誤差3.6%;在95%充液率、轉速600r/min時,制動扭矩隨介質溫度升高而增大,隨表觀動力粘度增大而減小,兩者最大誤差5.83%;在轉速600r/min、介質溫度70℃時,制動扭矩隨充液率提高而增大,兩者最大誤差4.3%。結果表明CFD數(shù)值計算模型是正確的,結果是可信的。
7、 5)運用量綱分析的?定理,對與液力緩速器制動性能相關的參數(shù)進行了無量綱化研究,以介質密度、介質流速、介質定壓比熱容和液力緩速器特征長度為基本物理參數(shù),推導了基于介質表觀動力粘度、熱導率、液力緩速器工作腔壓力和制動扭矩量綱的無量綱數(shù)??、??、?p和eT?,得到了制動扭矩與介質密度、介質流速、液力緩速器特征長度、雷諾數(shù)、貝克萊數(shù)和歐拉數(shù)的關系式。接著結合 CFD數(shù)值計算與臺架試驗對相似準則數(shù)與液力緩速器制動機理間的關系進行了研究,結果
8、表明:在38%充液率下,雷諾數(shù)和貝克萊數(shù)隨轉速升高而減小,歐拉數(shù)和普朗特數(shù)隨轉速升高而增大,在95%充液率下則相反;制動扭矩都隨雷諾數(shù)和貝克萊數(shù)增大而增大,隨歐拉數(shù)和普朗特數(shù)增大而減小。結果驗證了基于量綱分析的制動扭矩關系式的正確。
6)基于臺架試驗和CFD計算結果對介質參數(shù)與液力緩速器制動機理間的關系進行了研究,得出如下結果:充液率大于等于72%時,液力緩速器工作介質屬于假塑性非牛頓流體,粘度隨剪切速率增大而變小,制動扭矩隨
9、轉速升高而增大;充液率小于等于68%時,工作介質屬于脹塑性非牛頓流體,介質粘度隨著剪切速率而增大,制動扭矩隨轉速升高減?。怀湟郝屎椭苿优ぞ刂g存在線性的對應關系;控制氣壓與充液率間存在近似線性對應關系,最大控制檔位2.8bar控制氣壓相當于95%充液率,0.66bar相當于38%充液率;介質表觀動力粘度隨溫度呈指數(shù)為負1.8系數(shù)K為與充液率有關的冪函數(shù)關系,K與充液率是系數(shù)為0.4523的線性正相關關系,并驗證了是正確的;液力緩速器制動
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