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液力緩速器作為一種安全可靠的高速輔助制動裝置而被廣泛應(yīng)用。液力緩速器是以液體為介質(zhì)的液力傳動機(jī)械，它依靠工作輪內(nèi)液流的作用將設(shè)備的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的熱能，再通過冷卻器散熱的方式實現(xiàn)設(shè)備制動。在長坡道下行時，它能夠準(zhǔn)確而可靠地連續(xù)提供控制下行速度的阻力，保證行車安全，在平路制動時，它能夠平穩(wěn)地、無磨損地提供車輛所需約10%的制動力，最后靠摩擦制動使車輛駐車。在整個制動過程中速度均勻變化，不會出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，同時由于車輛的平穩(wěn)制動，減少對地面的損傷，因而可減少路面維修工作量。
液力緩速器結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)液力緩速器高速制動時，轉(zhuǎn)子(泵輪)葉片隨傳動主軸高速旋轉(zhuǎn)并帶動工作腔內(nèi)的工作油液對固定于箱體的定子(渦輪)葉片產(chǎn)生表面沖擊，如果作用于工作輪的液壓載荷超出工作輪葉片所選用材料的強(qiáng)度極限，液力緩速器高速制動時容易導(dǎo)致葉片斷裂，存在安全隱患，所以對葉片進(jìn)行強(qiáng)度分析是液力緩速器選材制造的前提。同時，油液在工作腔流道中的流動是粘性、不可壓縮的三維不穩(wěn)定的復(fù)雜流動，其內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換和工作油的流動狀態(tài)極其復(fù)雜，流動規(guī)律難以準(zhǔn)確側(cè)量，而且還承受來自于路面激勵、發(fā)動機(jī)以及傳動系統(tǒng)的高頻振動，所以有必要對液力緩速器進(jìn)行模態(tài)分析，求得各階振型的固有頻率，使液力緩速器工作時避免共振。單一減速制動型車用液力緩速器制動力矩和制動功率的計算公式如下:由上述兩式可知，液力緩速器的制動力矩和制動功率分別與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的平方成正比，與循環(huán)通道圓有效直徑的五次方成正比，如果將液力緩速器安裝在車輛傳動鏈的高速環(huán)節(jié)上，就可以用較小的結(jié)構(gòu)尺寸實現(xiàn)理想的制動效能。
以某型液力緩速器為研究對象，基于平臺建立液力緩速器三維幾何模型，動輪葉片數(shù)為2Q，定輪葉片數(shù)為24，葉片傾角均為40°，動輪葉片有直葉片和曲面葉片兩種形式，定輪葉片均為直葉片，其中間隔均勻分布的四個葉片上有便于安裝傳感器的突起，如圖所示。根據(jù)液力緩速器的三維模型抽取全充液時的流道模型。動輪和定輪的接觸面必須在同一個平面上，以保證工作介質(zhì)在流道中的連續(xù)性。將流道模型導(dǎo)人專業(yè)流體網(wǎng)格劃分軟件、采用映射法對流道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分、映射法生成網(wǎng)格的優(yōu)點：計算效率高，網(wǎng)格分布均勻，排列整齊，便于直接生成高質(zhì)量、高精度的六面體單元。由于液力緩速器內(nèi)部油液流動紊亂復(fù)雜，在將流道網(wǎng)格導(dǎo)人到CFD軟件Fluent中進(jìn)行數(shù)值模擬時，選用計算精度高、穩(wěn)定性好、收斂速度快的標(biāo)準(zhǔn)湍流模型模擬內(nèi)流場。
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