儲能式林用單軌車緩速器應(yīng)用分析

李 力

單軌車是指在單根軌道上運行的交通工具。它具有占地面積小，地形適應(yīng)能力強及行駛性能好等特點，適宜在山區(qū)林地使用，主要用于木料、果實等林、農(nóng)作物的運輸。

1 緩速器應(yīng)用現(xiàn)狀

制動能力是衡量車輛行駛水平的一項重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的制動方式都是采取機械摩擦的形式將機械能轉(zhuǎn)化為熱能釋放到空氣中進行制動，但頻繁的制動會導(dǎo)致制動器壽命降低，引起重大交通事故，而且制動產(chǎn)生的粉塵和噪聲也會造成環(huán)境污染。所以在重型卡車減速過程中，為了減少傳統(tǒng)制動方式帶來的損耗，應(yīng)用緩速器緩慢降低卡車的行駛速度。緩速器主要分為液壓式緩速器和電渦流式緩速器。電渦流緩速器相對于液壓式緩速器具有體積小、重量輕、反應(yīng)快等優(yōu)點。它利用電磁感應(yīng)原理，產(chǎn)生強大的非接觸式制動效能，不需要使用行車速動器就能減緩車輛的行駛速度。由于林用單軌車的行駛速度低，不需要頻繁制動和緊急制動，因此在林用單軌車上使用電渦流緩速器取代傳統(tǒng)的制動方式是可行的。

2 緩速器結(jié)構(gòu)及工作原理

緩速器是基于電磁感應(yīng)原理設(shè)計出來的。圖 1為緩速器受力示意圖。圓圈為假設(shè)的一段處于磁場中的導(dǎo)體；n為緩速器的轉(zhuǎn)速，該緩速器順時針轉(zhuǎn)動；B為勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度，方向垂直向上；i為該導(dǎo)體產(chǎn)生磁電流，方向指向紙內(nèi)；F為該導(dǎo)體在磁場中所受的力，方向與旋轉(zhuǎn)方向相反。

緩速器的結(jié)構(gòu)如圖 2所示。車輛制動時，定子勵磁線圈通入直流電流而勵磁，產(chǎn)生的磁力線穿過轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨傳動軸旋轉(zhuǎn)時，因磁通量的變化而產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，電渦流形成的磁場與定子磁場相互作用，產(chǎn)生一個阻礙轉(zhuǎn)子運動的轉(zhuǎn)矩。

圖1 緩速器受力示意圖

圖2 緩速器的結(jié)構(gòu)

3 緩速器的安裝方式

目前電渦流緩速器有兩種安裝形式：一是安裝在變速器和傳動軸之間，二是安裝在后橋輸入端。該緩速器是采取轉(zhuǎn)子與傳動軸相連接的方式，相當(dāng)于給傳動軸的轉(zhuǎn)動施加了一個制動阻力矩，在這個阻力矩的作用下使汽車減速。

4 緩速器的電控模式

緩速器的電控部分由控制器、電源開關(guān)和速度信號傳感器等組成。速度信號傳感器檢測到當(dāng)前單軌車的速度，將速度信號轉(zhuǎn)化為電信號傳入控制器中，控制器通過計算比較，輸出控制信號，控制功率元件的導(dǎo)通，進而通入勵磁線圈的電流，實現(xiàn)減速效果。

5 緩速器儲能方式的實現(xiàn)

該緩速器采用蓄電池直流電源供電，工作電壓為12V或24V，隔段時間就要對蓄電池進行充電，因此引入制動能量再生技術(shù)，也就是在車輛減速或者制動的過程中，將一部分動能通過特殊裝置轉(zhuǎn)換成其他形式的能量儲存起來，這樣既提高了汽車行駛的安全性，又起到節(jié)能環(huán)保的作用。

蓄電池儲能是電能的一種存儲形式。其基本工作原理為：當(dāng)汽車減速或制動時，緩速器以發(fā)電機形式工作，汽車行駛的動能帶動緩速器，將汽車的動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲到蓄電池中；當(dāng)汽車再次起動或加速時，緩速器以電動機的形式工作，將存儲在蓄電池中的能量又轉(zhuǎn)換為汽車動能。

圖3為能量回收整體方案圖。將緩速器本體安裝于發(fā)動機和變速箱之間，控制單元根據(jù)緩速器位置傳感器檢測到的信號對主電路進行準(zhǔn)確有序的控制，然后電池組和緩速器之間即可通過主電路實現(xiàn)能量的相互流動。

圖3 能量回收整體方案

該系統(tǒng)包括一個電子控制單元，用來控制蓄電池的充放電狀態(tài)，并且保證蓄電池的剩余電量在規(guī)定的范圍內(nèi)。其工作原理如圖 4所示：

圖4 能量回收系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化過程

6 結(jié)語

隨著地球資源的日益匱乏，節(jié)能環(huán)保變得越來越迫切。以上闡述一種應(yīng)用于單軌運輸車的新型緩速器結(jié)構(gòu)，初步提出了一種將行駛的動能加以利用的儲能方案，以達到節(jié)能環(huán)保的效果。

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