重型商用車液力緩速器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管勇博，李璋靚，何毓

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

重型商用車液力緩速器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管勇博，李璋靚，何毓

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

∶介紹重型商用車匹配液力緩速器車型冷卻系統(tǒng)的布置、設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和安裝注意事項(xiàng)。

∶液力緩速器；冷卻系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.014

CLC NO.: U463.53+3Document Code:AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-35-03

概述

液力緩速器，也稱液力減速器，通常安裝在變速器與傳動(dòng)軸之間，它依靠工作輪內(nèi)液流的作用將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液體的熱能，再通過散熱器散熱的方式實(shí)現(xiàn)車輛的制動(dòng)，提高車輛行駛安全性。液力緩速器是液力耦合器的一種派生類型，雖然它并非傳動(dòng)件，而是耗能減速的制動(dòng)原件[1]。當(dāng)要進(jìn)行緩速制動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)將油槽中的介質(zhì)（機(jī)油）泵入定子和轉(zhuǎn)子之間的工作腔，油對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生阻力，使傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速慢下來，產(chǎn)生緩速作用。它依靠工作輪腔內(nèi)液體循環(huán)流動(dòng)對定輪葉片的沖擊作用，將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液體熱能，再通過一定冷卻散熱方式將熱能散發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)車輛減速制動(dòng)[2]。緩速器停止工作時(shí)，由于油液離心作用被擠出工作腔，緩速器失去制動(dòng)作用。液力緩速器的工作原理示意圖如圖1所示[3]。

現(xiàn)國內(nèi)重型商用車液力緩速器較多運(yùn)用于牽引車上，自卸車、載貨車、專用車等車型也越來越多客戶要求加裝液力緩速器。本文以法士特液力緩速器為例，說明緩速器冷卻布置的要領(lǐng)。

圖1　液力緩速器工作原理示意圖

1、液力緩速器冷卻系統(tǒng)布置

帶有液力緩速器的車輛，冷卻系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

液力緩速器冷卻系統(tǒng)零部件數(shù)量和種類多，各類零部件的設(shè)計(jì)和安裝均應(yīng)遵守一定的準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)。

1.1液力緩速器的選用

市場上有并聯(lián)和串聯(lián)兩種緩速器，見圖3根據(jù)市場使用反饋，采取合適本企業(yè)的緩速器。例如某公司的車型原來匹配并聯(lián)和串聯(lián)緩速器后來統(tǒng)一為并聯(lián)緩速器大大減少了零件的品種，減少了物流和生產(chǎn)組織壓力。

圖2　緩速器冷卻系統(tǒng)三維示意圖

圖3　緩速器類型

1.2冷卻模塊的選用

緩速器熱交換器串聯(lián)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水路中，所需散熱量超過發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱量，因此需要選用散熱量更大的冷卻模塊，因此應(yīng)選用大一型號的散熱模塊，以保證冷卻液不過熱。通?？稍谠猩崞骰A(chǔ)上將芯子加寬或加大（中冷器可不加大）即可滿足緩速器使用條件。某車型緩速器冷卻模塊見圖4。

圖4　冷卻模塊

1.3膨脹箱的選用

膨脹箱膨脹容積為冷卻液總?cè)莘e的6%左右，計(jì)算總?cè)莘e時(shí)應(yīng)計(jì)算包括散熱器、常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水路、緩速器管路和緩速器內(nèi)部水室在內(nèi)的容積，計(jì)算出冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e。膨脹箱容積應(yīng)占冷卻液總?cè)莘e應(yīng)得11%-17%，即可滿足使用要求，不會(huì)出現(xiàn)反水現(xiàn)象。某車型緩速器用膨脹箱結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5　膨脹箱

1.4冷卻系統(tǒng)鋼管的設(shè)計(jì)

管路設(shè)計(jì)應(yīng)平順，盡量減少折彎，減少冷卻液流動(dòng)水阻。[4]鋼管折彎角在合理范圍內(nèi)應(yīng)盡量大，在空間允許的情況下一般選擇不小于管徑的1.5倍，剛管的直段需大于50mm,以扁安裝膠管過度和卡箍的打緊。剛管兩端應(yīng)設(shè)計(jì)滾筋，管口與膠管過盈配合，滾筋突出管子表面0.5到2mm左右，增強(qiáng)密封性，預(yù)防冷卻液泄露。非特殊情況鋼管的設(shè)計(jì)不允許拼焊，需采用由折彎機(jī)折彎一次成型的鋼管。緩速器管路較長，每根鋼管應(yīng)至少設(shè)計(jì)一個(gè)支架以保證緩速器水管安裝可靠。裝配到車輛的冷卻水管須避免帶電，與發(fā)動(dòng)機(jī)接口應(yīng)對齊[5]。

圖6　鋼管件結(jié)構(gòu)

1.5膠管的設(shè)計(jì)和安裝

膠管應(yīng)具有良好的密封性，耐老化性。常用的膠管材料為EPDM，部分受力大的局部區(qū)域膠管可選用內(nèi)氟外硅膠管。膠管系列化設(shè)計(jì)，膠管插入深度不小于45mm,以保證鏈接的可靠性。圖7列舉了兩種常用材料，左邊膠管材料為EPDM，右邊膠管材料為內(nèi)氟外硅。

圖7　膠管

1.6支架的設(shè)計(jì)

支架設(shè)計(jì)應(yīng)固定于動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、緩速器）上，不允許固定于車架上。固定長于1m的鋼管時(shí)支架應(yīng)增加翻邊或加強(qiáng)筋增加支架強(qiáng)度。圖8示例是一款帶有翻邊和加強(qiáng)筋的緩速器管路支架。

圖8　一種緩速器管路支架

1.7卡箍的選用

卡箍應(yīng)選用帶有預(yù)緊力的卡箍，如部分T型卡箍。擰緊力矩大的卡箍方便裝配力矩控制，力矩小的卡箍裝配難度大，工具采購困難，容易打緊力過大，使卡箍撕裂或滑脫起不到打緊作用，導(dǎo)致車輛行駛過程中脫落漏水。圖9列舉了一種常見的T型卡箍結(jié)構(gòu)。

圖9　一種T型卡箍結(jié)構(gòu)

1.8其他總體設(shè)計(jì)方案注意事項(xiàng)

1）冷卻水路布置不能超過發(fā)動(dòng)機(jī)的最高點(diǎn)，并與駕駛員的座艙有一空間。

2）必須保證冷卻系統(tǒng)和水管可靠通風(fēng)。

3）緩速器水管與熱源件的距離大于50mm。

[1] 秦娜.吳光強(qiáng).雙離合器式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)分析與建模［J］.汽車科技.2009,(4):48-51.

[2] 王守誠,容一鳴.液壓與氣壓傳動(dòng)［M］.北京:北京大學(xué)出版社,2008.

[3] 張玉璽,程秀生,劉維海,等.液力緩速器的實(shí)驗(yàn)研究[J].工程機(jī)械,2007（11）.

[4] 馬建,陳萌刪,余強(qiáng),緩速器對汽車制動(dòng)穩(wěn)定性影響評價(jià)[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2002,2（1）:2015-109.

[5] 姚仲鵬,王新國.車輛冷卻傳熱[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2001.

Heavy duty commercial vehicle hydraulic retarder cooling system design

Guan Yongbo, Li Zhangliang, He Yu
(Shaanxi Heavy Duty Automobile CO. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200)

The paperintroduces the layout of heavy duty commercial vehicle hydraulic retarder cooling system, the design requirement and the installation notes.

Hydraulic retarder; cooling system; design

∶U463.53+3

∶A

∶1671-7988 (2016)09-35-03

管勇博（1984-），男，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院。主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。