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液力緩速器作為一種安全可靠的高速輔助制動(dòng)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(dòng)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(guò)冷卻器散熱的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備制動(dòng)。在長(zhǎng)坡道下行時(shí)，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(chē)安全，在平路制動(dòng)時(shí)，它能夠平穩(wěn)地、無(wú)磨損地提供車(chē)輛所需約10%的制動(dòng)力，最后靠摩擦制動(dòng)使車(chē)輛駐車(chē)。在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中速度均勻變化，不會(huì)出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，同時(shí)由于車(chē)輛的平穩(wěn)制動(dòng)，減少對(duì)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(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子(泵輪)葉片隨傳動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)工作腔內(nèi)的工作油液對(duì)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(dòng)時(shí)容易導(dǎo)致葉片斷裂，存在安全隱患，所以對(duì)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(shí)，油液在工作腔流道中的流動(dòng)是粘性、不可壓縮的三維不穩(wěn)定的復(fù)雜流動(dòng)，其內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換和工作油的流動(dòng)狀態(tài)極其復(fù)雜，流動(dòng)規(guī)律難以準(zhǔn)確側(cè)量，而且還承受來(lái)自于路面激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)系統(tǒng)的高頻振動(dòng)，所以有必要對(duì)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(shí)避免共振。單一減速制動(dòng)型車(chē)用液力緩速器制動(dòng)力矩和制動(dòng)功率的計(jì)算公式如下:由上述兩式可知，液力緩速器的制動(dòng)力矩和制動(dòng)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(chē)輛傳動(dòng)鏈的高速環(huán)節(jié)上，就可以用較小的結(jié)構(gòu)尺寸實(shí)現(xiàn)理想的制動(dòng)效能。
以某型液力緩速器為研究對(duì)象，基于平臺(tái)建立液力緩速器三維幾何模型，動(dòng)輪葉片數(shù)為2Q，定輪葉片數(shù)為24，葉片傾角均為40°，動(dòng)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(gè)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(shí)的流道模型。動(dòng)輪和定輪的接觸面必須在同一個(gè)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(zhuān)業(yè)流體網(wǎng)格劃分軟件、采用映射法對(duì)流道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分、映射法生成網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)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(dòng)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(shí)，選用計(jì)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(chǎng)。
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