B5—15電渦流緩速器制動(dòng)性能試驗(yàn)研究

賴建生

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 廣東·廣州 510642）

摘 要 為了研究B5-15電渦流緩速器的性能，將其放置在電渦流緩速器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了制動(dòng)性能試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，B5-15的制動(dòng)力矩最大能達(dá)到1227.8N·m，最大功率為200.79kw，證實(shí)該款電渦流緩速器達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，制動(dòng)性能較理想。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其熱衰減較快，制動(dòng)100S后制動(dòng)力矩迅速衰減了52%。

關(guān)鍵詞 電渦流緩速器 制動(dòng)性能 制動(dòng)力矩 熱衰減

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Experimental Study on the Braking

Performance of Eddy Current Brake

LAI Jiansheng

（School of Mechanical and Electronic Engineering，

Guangdong Institute of Science and Technology， Zhuhai， Guangdong， 519085；

College of Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong， 510642）

Abstract According to study the performance of B5-15 eddy current retarder， used an experiment platform of eddy current brake to test its braking performance. By experiment， the max braking torque of B5-15 was 1227.8 N·m， the max power was 200.79kw. The result proved that the eddy current retarder achieved its anticipated design goal. Meanwhile，the heat fade of eddy current retarder was fast： its bake torque was attenuated 52% after 100 seconds.

Key words eddy current retarder； braking performance； braking torque； heat fade

0 引言

電渦流緩速器是目前國(guó)內(nèi)主要的輔助制動(dòng)設(shè)備，大量裝備在客車(chē)、大貨車(chē)上，有效地提高了行車(chē)的安全性能。電渦流緩速器的制動(dòng)性能試驗(yàn)是電渦流緩速器產(chǎn)品定型的主要試驗(yàn)之一。為驗(yàn)證B5-15系列電渦流緩速器的性能，本文在電渦流緩速器試驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在深圳市特爾佳運(yùn)輸科技有限公司的電渦流緩速器標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室進(jìn)行。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)平臺(tái)

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)是廣西玉柴機(jī)器股份有限公司生產(chǎn)的YC6112 ZLQ型立式、直列、水冷、四沖程、直噴發(fā)動(dòng)機(jī)；（2）電渦流緩速器供電電源是華泰WYK-20030K直流穩(wěn)壓電源，最大輸出電流30A，最大輸出電壓200V，手動(dòng)控制/0-5V自動(dòng)控制；（3）系統(tǒng)采用凌華IPC610整機(jī)，配置如下：主板PCA-6006VE，CPU P4 2.4GHz，內(nèi)存 512M，硬盤(pán) 60G，帶兩個(gè)ISA插槽和4個(gè)PCI插槽以及兩個(gè)COM端口；（4）數(shù)據(jù)采集及運(yùn)動(dòng)控制采用凌華DAQ2214多功能數(shù)據(jù)采集運(yùn)動(dòng)控制卡，該卡是32位的PCI總線方式的多功能數(shù)采卡，具有在線自校正的功能。（5）操作系統(tǒng)Windows XP；（6）開(kāi)發(fā)工具是LabVIEW7.1專業(yè)開(kāi)發(fā)版及PID控制包。

1.2 試驗(yàn)條件

（1）試驗(yàn)前保證勵(lì)磁線圈制動(dòng)初溫為30℃€？℃；（2）慣性飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=150kg·m2；（3）數(shù)據(jù)每50ms采集一次；（4）每次試驗(yàn)均按照緩速器實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）在10km/h～最大車(chē)速（車(chē)速是由變速箱速比和慣性飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)算出的，主要是模擬實(shí)際的狀態(tài)，使具有可比性）范圍內(nèi)，至少10個(gè)點(diǎn)；每10km/h為一級(jí)，每制動(dòng)一次，車(chē)速增加10km/h；（2）控制器檔位：所有檔位（電渦流緩速器的控制器有四個(gè)檔位，分別為一、二、三、四檔，電流的大小依次為25%F.S、50%F.S、75%F.S和100%F.S）；（3）制動(dòng)次數(shù)：在每種車(chē)速、每種檔位下各制動(dòng)一次。

每次制動(dòng)，記錄最大制動(dòng)功率及其對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力矩、車(chē)速、電源功率，將每次制動(dòng)的最大制動(dòng)功率及其對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力矩作為縱坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的車(chē)速作為橫坐標(biāo)畫(huà)點(diǎn)，將同檔位的所有點(diǎn)連線，便繪出了制動(dòng)力矩和車(chē)速的關(guān)系曲線即功率特性曲線；將每次制動(dòng)的最大制動(dòng)力矩所對(duì)應(yīng)的電源輸入功率和最大制動(dòng)輸出功率的差值作為縱坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的車(chē)速作為橫坐標(biāo)畫(huà)點(diǎn)，將同檔位的所有點(diǎn)連線，便繪出了樣件的功率損耗和車(chē)速的關(guān)系曲線即功率損耗曲線；將時(shí)間作為橫坐標(biāo)，扭矩作為縱坐標(biāo)繪制熱衰退曲線。找出功率損耗曲線上的最大功率損耗點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的車(chē)速。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)10天內(nèi)進(jìn)行了多次重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1至圖3所示。

圖1 B5-15功率特性曲線

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

分析圖1可以看出制動(dòng)力矩隨著勵(lì)磁電流的加大而增大，在相同勵(lì)磁電流的情況下制動(dòng)力矩在不同的轉(zhuǎn)速下值不同，功率特性曲線呈凸?fàn)?，最大制?dòng)力矩都比設(shè)計(jì)值小。具體分析如下：

一檔時(shí)最大扭矩為261.44 N·m，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為29.031km/h；二檔時(shí)最大扭矩為550.02 N·m，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為47.866km/h；三檔時(shí)對(duì)大扭矩為816.74 N·m，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為44.348km/h；四檔最大扭矩為1222.7 N·m，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為31.623km/h。該系列電渦流緩速器實(shí)測(cè)最大扭矩為1222.7N·m，比設(shè)計(jì)值1500 N·m小277.3 N·m，小了18%。endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵(lì)磁電流的增大而增大，在相同勵(lì)磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時(shí)最大損耗功率為48.838kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速78.379km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩230.29N·m；二檔時(shí)最大功率損耗為98.571kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速76.818km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩473.89N·m；三檔時(shí)最大損耗功率128.85kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速74.433km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩718.56N·m；四檔時(shí)最大功率損耗為200.79kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速72.747km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動(dòng)力矩和制動(dòng)時(shí)間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動(dòng)力矩隨著時(shí)間的加長(zhǎng)先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過(guò)100s后制動(dòng)力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對(duì)應(yīng)型號(hào)的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國(guó)外相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果基本相符，除了最大制動(dòng)力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：（1）緩速器制動(dòng)的時(shí)候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大震動(dòng)引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動(dòng)，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動(dòng)造成偏差。

3 結(jié)論

通過(guò)B5-15系列電渦流緩速器制動(dòng)性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對(duì)熱衰退和制動(dòng)功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車(chē)制動(dòng)需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試用虛擬儀器的研究應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試與控制系統(tǒng)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)通用測(cè)控系統(tǒng)[J].車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵(lì)磁電流的增大而增大，在相同勵(lì)磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時(shí)最大損耗功率為48.838kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速78.379km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩230.29N·m；二檔時(shí)最大功率損耗為98.571kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速76.818km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩473.89N·m；三檔時(shí)最大損耗功率128.85kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速74.433km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩718.56N·m；四檔時(shí)最大功率損耗為200.79kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速72.747km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動(dòng)力矩和制動(dòng)時(shí)間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動(dòng)力矩隨著時(shí)間的加長(zhǎng)先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過(guò)100s后制動(dòng)力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對(duì)應(yīng)型號(hào)的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國(guó)外相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果基本相符，除了最大制動(dòng)力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：（1）緩速器制動(dòng)的時(shí)候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大震動(dòng)引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動(dòng)，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動(dòng)造成偏差。

3 結(jié)論

通過(guò)B5-15系列電渦流緩速器制動(dòng)性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對(duì)熱衰退和制動(dòng)功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車(chē)制動(dòng)需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試用虛擬儀器的研究應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試與控制系統(tǒng)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)通用測(cè)控系統(tǒng)[J].車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵(lì)磁電流的增大而增大，在相同勵(lì)磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉(zhuǎn)速線性增大的。一檔時(shí)最大損耗功率為48.838kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速78.379km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩230.29N·m；二檔時(shí)最大功率損耗為98.571kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速76.818km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩473.89N·m；三檔時(shí)最大損耗功率128.85kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速74.433km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩718.56N·m；四檔時(shí)最大功率損耗為200.79kw，對(duì)應(yīng)車(chē)速72.747km/h，對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動(dòng)力矩和制動(dòng)時(shí)間近似呈負(fù)冪指數(shù)的關(guān)系，即制動(dòng)力矩隨著時(shí)間的加長(zhǎng)先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現(xiàn)象叫熱衰退。經(jīng)過(guò)100s后制動(dòng)力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結(jié)果和對(duì)應(yīng)型號(hào)的電渦流緩速器的理論設(shè)計(jì)及國(guó)外相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果基本相符，除了最大制動(dòng)力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：（1）緩速器制動(dòng)的時(shí)候散發(fā)大量的熱使環(huán)境溫度升高，最高的達(dá)到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現(xiàn)場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大震動(dòng)引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動(dòng)，使數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)跳動(dòng)造成偏差。

3 結(jié)論

通過(guò)B5-15系列電渦流緩速器制動(dòng)性能試驗(yàn)的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗(yàn)，結(jié)果表明該款電渦流緩速器的性能基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是還需要針對(duì)熱衰退和制動(dòng)功率損耗做相應(yīng)的改進(jìn)，使產(chǎn)品性能更加符合實(shí)際行車(chē)制動(dòng)需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試用虛擬儀器的研究應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試與控制系統(tǒng)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學(xué)敏.基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)通用測(cè)控系統(tǒng)[J].車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，2004（1）：51-54.endprint