面向高速履带车辆液电复合一体式缓速器的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51777003
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
李德胜
依托单位：
北京工业大学
学科分类：
E0703.电机及其系统
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
叶乐志；郭文光；田金山；纪克红；高志伟；胡朝阳；门爽；
关键词：
电涡流高速履带车流体制动缓速器

项目摘要

Aiming at a moment of large braking power cannot being timely shared due to the slow response speed , high failure rate of key components including domestic hydraulic valve and control complex issues, a new structure of electro-hydraulic composite type retarder was first proposed based on research and application work of retarder in the past decade. It has the advantages of both good low-speed performance of eddy current retarder with high response speed and high-speed performance of hydraulic retarder. Meanwhile, it has independent intellectual property rights. This project will thoroughly study the coupling relationship between electromagnetic field, flow field and thermal field, to optimize the design of retarder structure, produce principle prototype, improve continuously to make technical reserve for striving to achieve important breakthroughs and the braking performance of tracked vehicle lifting in china.

针对现代履带车辆速度越来越高，制动功率大幅度增加，而液力缓速器响应速度较慢，不能及时分担紧急制动瞬间的巨大制动功率，加之国产液压阀等关键部件故障率高，控制复杂等问题，在十多年缓速器研发、应用推广基础上，首次提出一种全新的液电复合一体式缓速器新构造。它具有电涡流缓速器响应速度高，低速特性好的优点，同时兼备液力缓速器高速时的大力矩特性，具有独立自主知识产权。本项目拟在建立电磁和流体动力学模型基础上，对电磁场、流场和热场之间的耦合关系进行深入研究，对缓速器结构进行优化设计，试制出原理样机，进行详细性能测试和评价，并不断改进完善，力争取得重要突破，为我国履带车辆的制动性能提升做好技术储备。

结项摘要

针对现代履带车辆速度越来越高，制动功率大幅度增加，而液力缓速器响应速度较慢，不能及时分担紧急制动瞬间的巨大制动功率，国产液压阀等关键部件故障率高、控制复杂等问题，在十多年缓速器研发、应用、推广基础上，提出一种全新的液电复合缓速器新构造。它具有电涡流缓速器响应速度高、低速特性好的优点，同时兼备液力缓速器高速时的大力矩特性，具有独立自主知识产权。本项目拟在建立电磁和流体力学模型基础上，对电磁场、流场和热场之间的耦合关系进行研究，对缓速器结构进行优化设计，试制出原理样机，进行详细性能测试和评价，并不断改进完善。复合缓速器可通过调节励磁电流大小、进液口流量、出液口节流阀大小控制制动扭矩。径向构造液电复合缓速器的制动扭矩仅在高速下略小于纯液缓；而内嵌式构造电液复合缓速器则在全速段均展现出制动优势。直径482 mm、宽度154 mm的内冷式电缓在励磁电流为130A、转速为3600RPM工况下，制动扭矩达到1929Nm（制动功率727kW）。在持续制动试验中内冷式电缓制动扭矩热衰退达到24.6%，虽比风冷散热（50%以上）效果好，但略差于水套散热（22%左右）结构。当电缓转子以最高转速3600RPM旋转，空损扭矩仅为12 Nm（空损功率4.2 kW）。在额定励磁电压24V下，电缓工作0.64秒后，制动扭矩达到额定制动扭矩的80%；若励磁电压升高一倍，该过程的响应时间降为0.28秒。径向构造液电复合缓速器的制动扭矩仅在高速下略小于纯液缓；而内嵌式构造电液复合缓速器则在全速段均展现出制动优势。在仿真过程中考虑了网格数、计算时间步和温度因素的电磁场有限元模型，对电缓制动扭矩的计算误差被降低至5.3%-6.6%。随着电导率和转速的增加，电缓制动扭矩先升高再降低。经电磁场有限元模型和热-结构耦合模型计算，电缓转子与定子之间的气隙越小，制动扭矩越大，气隙最小值的设计，需要考虑加工和装配精度，考虑电缓持续制动热变形因素。与纯液缓相比，复合缓速器在高速下制动扭矩略小于纯液缓，有利于降低所需的路面附着系数，即降低车轮抱死的概率。