液力缓速器充排油系统的建模与特性分析

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.09.012

摘要/Abstract

摘要：

并联式液力缓速器作为商用车重载长时间下坡过程中的辅助制动装置，工作腔内部复杂且难以解析的物理变化过程决定着制动响应时间以及制动转矩。本文建立等效液压模型来描述充排油系统的输入控制压力与输出制动特性间的非线性耦合关系，明确了中间变量“充液率”在输入量和输出量间的关系。研究发现随着车速的增加，工作腔充油量减少并最终降低制动转矩。当气压为2.5 bar时，输出轴在1 290 r/min时的制动转矩达到最大为4 044 N·m，随后制动转矩随转速的增加而下降。同时该模型能够有效预测液力缓速器的充排油响应时间，仿真与试验的误差最大为16.12%。本文准确解析了充排油系统的变化过程并获取相关特性，能够辅助液力缓速器的结构设计和车辆制动过程控制。

关键词: 辅助制动, 液力缓速器, 计算流体动力学, 转矩特性, 响应时间

Abstract:

Parallel hydraulic retarder is an auxiliary braking device in the heavy-load and long-term downhill process of commercial vehicles. The complex and difficult physical changing process inside the working chamber determines the response time and braking torque. The equivalent hydraulic model is established in this paper to describe the nonlinear coupling relationship between the inputting control pressure and the outputting braking characteristics of the oil filling and discharging system， and the relationship between the input and output is clarified， which is the intermediate variable "liquid filling rate". It is found that with the increase of vehicle speed， the amount of oil in the working chamber decreases and the braking torque eventually decreases. When the pressure is 2.5 bar， the braking torque of hydraulic retarder reaches the maximum of 4 044 N·m at 1 290 r/min， and then the braking torque decreases with the increase of rotating speed. Meanwhile， the model can effectively predict the response time of oil filling and discharging， and the maximum error between simulation and experiment is 16.12%. The changing process of oil charging and discharging system is accurately analyzed and the relevant characteristics are obtained in this paper， which can assist the structural design of hydraulic retarder and the control of vehicle braking process.

Key words: auxiliary braking, hydraulic retarder, computational fluid dynamics, torque characteristics, response time

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图/表 20

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表1

液力缓速器结构参数"

参数	数值	单位
初始油量	6.8	L
散热片体积	2.55	L
油箱容积	2.85	L
空腔容积	7.55	L
$h 1$	116.09	mm
$h 2$	68.90	mm
$h 3$	404-H	mm
$h 4$	275.95	mm
$h 5$	110.25	mm

表1

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表2

图10

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图12

图13

图14

图15

表3

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图17

参考文献 25

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压力/bar	2.5	2.0	1.5	1.0	0.5
转速/（r·min^-1）	充液率/%
215	100.00	97.51	95.18	79.39	65.41
430	100.00	97.49	96.32	79.41	60.79
645	100.00	97.52	96.62	79.41	68.99
860	100.00	97.53	95.52	85.03	72.62
1 075	96.76	87.34	81.64	75.37	68.21
1 290	67.47	60.65	55.10	47.40	42.58
1 505	46.18	41.54	36.98	32.44	29.14
1 720	33.62	30.26	26.51	23.64	21.22
1 935	25.33	22.78	19.82	17.80	15.98
2 150	19.13	17.21	15.02	13.45	11.77

转速/（r·min^-1）	充液率/%	充油时间仿真值/s	充油时间试验值/s	误差/%
500	100	2.43	2.56	5.08
500	80	2.26	2.43	7.00
500	60	2.18	2.34	6.84
500	40	2.11	2.65	20.38
500	20	2.03	2.42	16.12
1 000	100	2.73	2.96	7.77
1 000	80	2.56	2.75	6.91
1 000	60	2.48	2.86	13.29
1 000	40	2.41	2.54	5.12
1 000	20	2.33	2.65	12.08
1 500	100	2.93	3.14	6.69
1 500	80	2.86	3.01	4.98
1 500	60	2.78	2.86	2.80
1 500	40	2.61	2.67	2.25
1 500	20	2.63	2.87	8.36
2 000	100	2.93	2.77	5.78
2 000	80	2.86	2.53	13.04
2 000	60	2.78	2.84	2.11
2 000	40	2.61	2.88	9.38
2 000	20	2.63	2.65	0.75