基于充液條件下履帶車輛液力制動器性能的分析

摘 要：通過分析計算，液力制動器的制動扭矩與充液率有關，相對于制動器容腔體積的充液率越大，制動力矩越大。當需要制動時，應很快使腔內(nèi)充滿油，以發(fā)揮最大制動效能。因此希望液力制動器工作腔體積盡量小，而供油泵的流量和工作腔入口流道面積應盡量大。

關鍵詞：履帶車輛；充液條件；液力制動器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.222

0 引言

在不同充液條件下液力制動器的制動性能分析的內(nèi)容是單個液力制動器制動扭矩TR隨充液量Pq的變化關系。液力制動器在部分充液工況下的制動性能分析，是對四個液力制動器中的任意一個進行分析，利用兩相流一維束流原理，在對液力制動器內(nèi)腔流動做了一定假設的基礎之上，采用均勻密度法和氣液分層法兩種方法進行分析計算，并進行對比。

1 均勻密度法介紹

液力制動器工作在兩相流狀態(tài)時，假設油液和氣體充分混合。此時的內(nèi)部工質(zhì)既非油液，也非氣體，而是一種均勻的油氣混合物。均勻密度法則通過定義和計算混合油液的均勻密度，采用近似全充液工況液力制動器制動轉(zhuǎn)矩的計算方法，對部分充液工況下的制動轉(zhuǎn)矩進行分析計算，分析圖如圖1所示。

2 氣液分層法簡介

當液力制動器工作在部分充液工況時，假設由于離心力的作用，密度較大的油液均勻地分布在靠近外環(huán)內(nèi)表面的流道空間，而密度較小的空氣則分布在流道內(nèi)部區(qū)域，液相和氣相存在明顯的分層界限流動且兩相之間無耦合作用，流動互不影響，如圖4所示。并假設同一過流斷面上氣相和液相各點軸面速度相等，則分別對液相和氣相的流動進行建模和計算。

根據(jù)圖4氣相和液相分布關系，可得方程2.1。

將R=199.6969385mm和r=170.3030615mm 代入方程組（2.1），利用MATLAB解方程，得表1數(shù)據(jù)。

當轉(zhuǎn)速為3150r/min時，液力制動器的制動扭矩TR由氣相制動扭矩Ta和液相制動扭矩To兩部分組成，則四個當中任意一個液力制動器的制動扭矩TR隨充液率Pq的變化關系如下：油液制動力矩To=ρoQo（vuo2Ro2-vuo1Ro1） （2.2）

通過上述計算分析可知，氣液分層法和均勻密度法兩種方法都可以分析此液力制動器不同充液條件下的制動性能。在充液率為0和100%的條件下計算結(jié)果完全一樣，證明兩種方法計算分析的準確性。氣液分層法計算分析過程較為復雜，但是模型建立更加符合實際情況，計算結(jié)果更加精確有效，適合精確計算與實驗校核；而均勻密度法計算分析過程簡便，但是計算結(jié)果相比氣液分層法存在一定誤差，在充液率為50%時誤差最大，大概在4.2%左右，均勻密度法適合概略計算與制動性能估計。充液率越大，液力制動器制動扭矩越大。單個液力制動器最大制動扭矩為15143.580329 N·m，在沒有充液空轉(zhuǎn)的情況下（即充液率為0），空氣制動扭矩最大值為22.7681969N·m，空氣制動扭矩在坦克正常行駛的過程中為發(fā)動機扭矩損失。

3 不同轉(zhuǎn)速條件下制動性能的計算與分析

在不同轉(zhuǎn)速條件下液力制動器制動性能分析的主要內(nèi)容是四個同時工作時總制動扭矩TR隨轉(zhuǎn)速n的變化關系。利用液力計算原理和相似計算原理相結(jié)合的方法計算坦克液力制動器在100%充液條件下，四個液力制動器同時工作時，不同轉(zhuǎn)速對應液力制動器制動扭矩；再利用均勻密度法計算坦克液力制動器在20%、40%、60%、80%充液條件下，不同轉(zhuǎn)速對應制動器制動扭矩。

4 總結(jié)

本章主要分析了某型液力制動器的結(jié)構(gòu)組成和制動性能。計算分析其不同充液條件下和不同轉(zhuǎn)速條件下的制動性能。通過計算結(jié)果和圖表分析可知，液力制動器的制動扭矩與充液率和轉(zhuǎn)速密切相關。工作容腔內(nèi)充液率越大，制動力矩越大，同等的轉(zhuǎn)速條件下，100%充液率時有最大制動力矩。充液率一定時，液力制動器在高轉(zhuǎn)速時制動效能大，因此，應盡可能在較高轉(zhuǎn)速時使用液力制動器。隨著轉(zhuǎn)速的降低，制動力矩降低，當轉(zhuǎn)速接近于零時，制動效能接近于零。

參考文獻：

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