大型客车电涡流缓速器工作原理

大型客车电涡流缓速器工作原理2010年01月03日星期日11:07电涡流缓速器在发达国家已广泛使用，近几年在国内中高档车大都采用。目前几乎所有的高一级以上的大中型客车都标配或选装电涡流缓速器，部分卡车也在试装缓速器（如解放、欧曼、重汽等）。营运客车和卡车装备了电涡流缓速器后，大大地提高了车辆的安全性、经济性和舒适性。一电涡流缓速器简介电涡流缓速器安装在汽车驱动桥与变速箱之间，靠电涡流的作用力来减速。当我们用某种方式（推动缓速器的手档开关，或踩下制动踏板）给缓速器的定子线圈通入直流电的时候，在定子线圈会产生磁场，该磁场在相邻铁心、磁极板、气隙、转子之间形成一个回路，此时如果转子和定子之间有相对运动，这种运动就相当于导体在切割磁力线，由电磁感应原理可知，这时候在导体内部会产生感生电流，同时感生电流会产生另外一个感生磁场，该磁场和已经存在的磁场之间会有作用力，而作用力的方向永远是阻碍导体运动的方向。这就是缓速器制动力矩的来源。同时，需要进一步说明的时，由于转子这个导体很大，在转子上产生的感生电流是以涡电流的形式存在的，所以这种形式的缓速器被称为电涡流缓速器。从能量守衡的角度上来说，当缓速器起制动作用的时候，是把汽车运动的动能转化为涡电流的电能进而以热量的形式被消耗掉。因此，电涡流缓速器在工作时会产生巨大的热量，进而，转子的散热能力和控制转子热变形的方向成为转子结构设计的关键，也是电涡流缓速器的核心技术之一，而保持转子风叶等散热表面的清洁也成为缓速器保养的重要项目。电涡流缓速器由机械部分和电气部分两部分组成。机械部分由支架总成、转子总成和定子总成三部分组成。支架总成固定于变速箱后盖（或后桥轴承盖端盖）上，并连接定子总成;转子总成连接在变速箱输出突缘（或后桥输入突缘）上，与传动轴一起转动。缓速器的转子总成与定子总成之间有很小的间隙（按大小分1～1.6mm）,保证了缓速器在汽车运行的情况下，可以进行无摩擦自由转动和制动。电气部分由控制器总成、电源总开关、工作状态指示灯、气压传感器和速度信号传感器等组成。电涡流缓速器的机械部分按其结构和安装位置的不同，主要可分为三类(原理都一样)。A类：安装在变速箱输出端或后桥输入端，结构为两转子夹一个定子，典型代表为法国Telma的F型缓速器，这也是目前使用最多的一类缓速器（尤其是客车）。其优点是制动力矩范围广,800Nm~3300Nm,安装、维修方便，旋转的螺旋式散热风道非常有利于散热等，缺点是突缘串动时易使转子与定子擦伤。B类：安装在变速箱输出端或后桥输入端，结构为一个“叵”字型，即圆桶型的转子包住圆形的定子，气隙为径向分布，典型代表为日本的泽腾缓速器，国产的如特尔佳R型、纽曼的T型等为同类缓速器其优点是：机构紧凑、重量轻，尺寸小，拆装方便，磁场呈径向分布，从而转子间隙不受轴向窜动的影响，轴向长度小，转子重量轻，对原车的传动系统影响小，所须安装空间小，尤其实用于后悬短、传动轴无法缩短的中型车辆和公交车等。缺点是散热性能不如A类，不适合作大扭矩的缓速器。C类：安装在传动轴中间（如发动机前置的卡车和客车），结构类似A类，只是转子和定子用一根花键轴串联为一个整体，出厂时气隙已经调试好，装车时整体吊装即可。典型代表是：Telma的A系列和Kloft的等，国产的如锐立已在解放上选装。其优点是结构紧凑，出厂时就已经装配为一个整体，汽车厂装车手续简单，另外由于独立支承在大梁上，对后桥和变速箱基本没有影响。缺点是质量大，制造成本高，只能安装在前置车的传动轴中间，且要定期加黄油，否则会烧毁里面的锥轴承。电涡流缓速器的电气控制系统由微电脑控制，当车速达到一定时，微电脑控制系统进入工作待命状态，当推动缓速器的手档开关，或踩下制动踏板后，微电脑控制系统就会根据手挡打开的档位或气压开关接通的个数，分别以25%、50％、75％和100%的四个级数，逐渐增加缓速器涡流强度，使车辆获得不同的制动力（无极控制的是按电流大小来控制扭矩的大小的）。二缓速器的使用2.1打开钥匙开关，不管是否踩下制动踏板，缓速器都不会工作。汽车起动后，达到一定车速(约5公里/小时)，准备工作指示灯亮，即表示控制器进入工作待命状态，慢慢踩下刹车踏板，可以从缓速器的工作指示灯看到缓速器的工作情况。而当车辆速度降低到约5公里/小时后,缓速器停止工作。（说明：缓速器工作指示灯有些厂商只有一个灯，有些是几个更详细的组合灯）2.2缓速器本身只是车辆制动系统中的一个辅助制动系统，它本身只能起到减速的作用，而不能使车辆完全制动。所以汽车进站、停车或是紧急刹车时还必须靠汽车本身的制动系统来将车辆完全制动停止。2.3缓速器的具体使用方法及其维修保养措施，每个厂商在供货时都会提供一套详细的使用维护手册，我在这里就不再熬述了！三、电涡流缓速器的优越性：㈠、安全性方面主要表现在1、能够承担汽车运行中绝大部分制动时的负荷，使车轮制动器的温度大大降低，确保车轮制动器处于良好的技术状态，以使在紧急情况时，应对自如。2、能够在一个相当宽的转速范围内提供强劲的制动力矩，而且低速性能良好。车速在10公里/小时的时候，缓速器就能提供缓速制动；车速达到20公里/小时，缓速器就能达到最大的制动力矩。3、是一个相对独立的反应灵敏的辅助制动系统，它的转子与传动轴紧固在一起，任何时候都能按司机的意愿提供制动力矩，因而它的性能优于发动机排气制动。4、采用电流直接驱动，没有中间环节，其操纵响应时间非常短，仅有40毫秒，比液力缓速器的响应时间快20倍。㈡、经济性方面主要表现为：1、由于电涡流缓速器的定子和转子之间没有接触，不存在磨损，因而故障率极低，平时除了做好例行检查，保持清洁以外，其他工作很少，所以维修费用极低。2、由于电涡流缓速器能够承担车辆大部份制动力矩，因而能够延长轮制动器的使用寿命，降低用于车辆制动系统的维修费用，提高经济效益。据统计，安装了电涡流缓速器的车辆。其车轮制动器使用寿命至少可以延长4-7倍，从而节省了维修材料和人工费用以及轮胎消耗。3、电涡流缓速器如果发生故障，在维修配件不能及时供应的情况下，可以关闭缓速器，车辆仍可以继续运行，基本不影响车辆的正常使用。㈢、环保方面主要表现为：由于制动片在摩擦过程中会产生很多粉尘，粉尘中含有因高温作用而发生变异的有害物质，甚至含有致癌物质；再者，制动器的频繁维修，会产生较多的维修废弃物，以及制动过程中的噪音，这些都对环境造成污染。电涡流缓速器能够承担车轮制动器大部分的负荷，因而也就能大大减少车轮制动器对环境带来的影响。四、如何加装缓速器A类：由于目前国内主要是客车装缓速器，客车装缓速器多装在齿轮箱输出端，而客车上用的最多的齿轮箱是綦江齿轮箱，所以缓速器厂商首要的也是主要的配置状态就是与綦江齿轮箱匹配（小车常用QJ805大车常用S6-90），故我就拿在綦江S6-90箱上装Telma的F型缓速器为例，来说明加装需作的改动和加装顺序，其余的情况类似。该状态实际上是缓速器插在齿轮箱和传动轴之间，缓速器定子支架固定在齿轮箱后盖上，转子固定在输出突缘上，所以首先要将原齿轮箱的后盖及突缘更换成可以装缓速器的专用后盖及突缘（綦江有此状态），更换后输出突缘相对于原来伸长了63mm；插入之间的转子连接发兰一般厚27mm,所以传动轴相对不装缓速器时的状态要缩短63+27＝90mm,传动轴要更换成比原来短90mm的。这两项大的改动准备好后就可以进行安装了。安装时，先将原齿轮箱后盖和突缘拆下，换装上可装缓速器的后盖及其突缘，然后用后盖上的止口和螺孔装上缓速器定子支架，再在突缘上装前转子和连接发兰，再在定子支架上装定子，再把后转子装上后，即可按标准调整定子和转子之间的气隙（单边约1.4mm），再用缓速器辅助支撑将缓速器支撑在大梁上（辅助支承上有缓冲橡胶垫），最后装传动轴。当然，有时候为防传动轴螺栓不好宁，在装好前转子及其连接发兰后就将传动轴前半部分连接上，然后再装其余的。注意：缓速器上的所有螺栓、螺母、螺杆处必须加螺纹紧固胶并按规定扭矩宁紧。另外，理论上讲，辅助支撑只能和大梁内外侧连接，但部分人为了方便将辅助支撑连接在大梁的下边，是否合适，各自定夺。从上面可以看出，如果要加装缓速器，出了要从缓速器厂商购买一套缓速器机械部分、电器控制部分和线束，还要买一套可装缓速器的专用后盖及突缘，和一根缩短的传动轴。（整车厂是直接向綦江定购可装缓速器状态的齿轮箱）B类：从市场反应看，部分客户认为缓速器连接在齿轮箱后盖上不仅对齿轮箱有负面影响，而且维护齿轮箱时很不方便，尤其是公交公司维修人员基本不允许将缓速器安装在齿轮箱上。当然，另外一个原因是公交车大多是低地板车，缓速器无法装在齿轮箱上。由于B类缓速器的众多优点，所以现在将B类缓速器装在后桥上也就很流行，尤其是公交公司基本都这样作。该状态是缓速器的定子连接到后桥轴承盖上，转子连接到后桥突缘与传动轴之间。转子与定子之间的气隙靠轴承盖上的止口与突缘止口的同心度来保证，不需要人来调，这也是该类缓速器的一大优点。可见，安装此类缓速器时，只需将后桥轴承座更换成可装缓速器的轴承盖（即有止口和连接螺孔）；另外，由于该转子连接板的厚度一般在10mm左右，所以一般不需要更换传动轴。从上可见，装该类缓速器只需更换轴承盖（东风153等、解放420等后桥已有专用轴承盖），安装也很方便，所以目前此类缓速器得到了大力发展，尤其是公交系统基本都是将B类缓速器装在后桥上。当然B类缓速器也可以装在齿轮箱上，同样也需更换专用齿轮箱后端盖和突缘（注：A、B类缓速器的专用后盖和突缘不一样）。目前，綦江在这方面做的很好，开发出了B类缓速器专用后盖及突缘（该传动轴不须要缩短），而其它齿轮箱如果要安装此类缓速器，还得要缓速器厂商开发相应的专用后端盖和突缘，显然增加了成本和难度！C类：由于此类缓速器在出厂时就已装配为一个整体，所以整车厂只需用连接板将其悬吊在大梁之间。由于此类缓速器应用的局限性，所以目前使用不太多！五、电器控制部分传统的控制方式是：车速及ABS信号→控制器→手控和脚控开关→大继电器→缓速器。首先控制器根据采集到的电源信号、车速信号和ABS信号来判断缓速器是否可以工作，当车速大于约5km/h时，控制器才输出控制电源，这时推手档开关或踩下制动踏板顺序接通大继电器，来依次给缓速器各档供电工作。