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Abstract

一种液电复合型缓速制动元件，属于制动技术领域。将电涡流缓速器和液力缓速器结合在一起设计，重用液力缓速的大流量充油条件，实现电涡流缓速器的强制循环油冷却；另一方面两种缓速器结合起来可以获得更大的缓速功率；还有一方面是综合电涡流缓速器响应时间快和液力缓速器制动扭矩大的特点，可以获得更好的联合制动缓速匹配特性。液力缓速器的定子和电涡流缓速器的定子进行一体化设计；通过液力和电力复合设计的转子和低压区供油结构，实现了液力缓速器的工作油液同时也是电涡流缓速器的冷却油液；制动时开通、非制动关闭的供油控制设计，实现了非制动状态的空损抑制；在转子导致的高压区设置通气孔，降低了搅气损失。

Description

一种液电复合型缓速制动元件
技术领域
本发明涉及一种制动缓速执行元件，具体涉及一种液电复合型的旋转轴系用用缓速制动元件，属于制动技术领域。
背景技术
为补偿、改善机械制动器中、高速段制动扭矩偏小和高负荷、高温工况下的磨损大等不足，延长机械制动器的使用寿命等目的，高速履带车辆普遍采用机械制动与缓速制动的联合制动的型式，目前适合履带车辆使用环境要求的缓速型式主要由液力缓速、电涡流缓速和利用电机驱动车辆的电机第四象限特性进行电机制动缓速等三种结构型式。
液力缓速
液力缓速器是通过连接在传动轴上的转子旋转带动液体转动，使液体的动能增加，然后冲击定子上的叶片，造成动能损失并转化为热能，来消耗车辆的动能，起到制动作用。
液力缓速器国外技术比较成熟，但其缺点是响应时间慢。国内虽然研究多年，但是因设计及制造等原因，较难达到设计指标要求，具体表现在，缓速扭矩小、可控性差，不能满足使用要求。
电机制动缓速
电机制动缓速重用驱动电机，不增加系统复杂程度，还可以实现能量回收，但是制动功率较小，满足使用要求有限。
电涡流缓速
电涡流缓速器的工作原理是把动能经过电磁感应原理转化成转子上的热能，然后以热能的形式散去，从而实现制动。各种不同结构的电涡流缓速器其原理相同，常见的有转筒式电涡流缓速器、单转子盘结构电涡流缓速器和双转子盘结构电涡流缓速器等类型。
当需要缓速制动时，控制系统接通电路，电流通过电涡流缓速器的励磁线圈，产生磁通，在定子铁心、双转子盘和气隙之间形成磁通回路。当转子盘转动时，在转子盘内部会发生磁场变化。根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场产生感应电场。转子盘中的电子在感生电场的作用下因导体的表面形状与磁通的分布而不同。路径往往如水流涡旋，称为涡流，也叫傅科(faucault)电流。一方面，涡流在导体中发热，消耗来自机械运动的能量；另一方面，涡流会产生新的磁场。根据楞次定律可知，感应电动势所产生的磁场总是阻止产生该感应电势的磁通。因此，该磁场必将在转子盘上产生抵抗该转子盘转动的电磁力，形成制动转矩，从而达到减速的效果，最后实现制动的目的，
电涡流缓速器目前在车辆上应用主要是靠自然车辆走行风冷却(干式)，制动功率也不大，但其响应时间快，
发明内容
本发明考虑利用履带装甲车辆的冷却条件，设计一种液电复合型缓速制动元件，具体就是把电涡流缓速器和液力缓速器结合在一起设计，重用液力缓速的大流量充油条件，实现电涡流缓速器的强制循环油冷却，这样一方面因散热效率的提高，可以大幅度提高电涡流缓速器功率；另一方面两种缓速器结合起来可以获得更大的缓速功率；还有一方面是综合电涡流缓速器响应时间快和液力缓速器制动扭矩大的特点，可以获得更好的联合制动缓速匹配特性，如下图1所示。
图1为不同液力缓速器制动扭矩特性，出现扭矩之前还有一段时间，是作动元件等造成的，液缓大概为0.4s。
从图1可以看出，相同体积下液电复合型缓速器的匹配扭矩特性比单独电涡流缓速器的扭矩特性要改善提高很多。其特点在于电涡流缓速器充分利用液力缓速器的大流量冷却条件提高散热效率，进而提高功率密度，再加上复合在电涡流缓速器内部的液力缓速器(图2)消耗的功率，就可以大幅提升液电复合型缓速器的功率扭矩特性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
1)把电涡流缓速器和液力缓速器进行复合设计，实现二者特性互补；
2)液力缓速器的定子和电涡流缓速器的定子进行一体化设计；
3)通过液力和电力复合设计的转子和低压区供油结构，实现了液力缓速器的工作油液同时也是电涡流缓速器的冷却油液；
4)制动时开通、非制动关闭的供油控制设计，实现了非制动状态的空损抑制；
5)在转子导致的高压区设置通气孔，降低了搅气损失。
附图说明
图1为不同液力缓速器制动扭矩特性。
图2为液电复合型缓速制动元件主视图。
图3为液电复合型缓速制动元件侧视图即A-A剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
液电复合型缓速制动元件主视图如图2所示，该制动元件包括传动轴1、液力制动部分9、电涡流制动部分8；液电复合型缓速制动元件侧视图如图3所示。
电涡流制动部分8包括定子主导磁部分3-2、励磁线圈4、电涡流制动转子5；定子主导磁部分3-2两侧通过螺栓固定在传动箱箱体上，励磁线圈4固定在定子上，电涡流制动转子5与液力制动部分的构件2螺栓连接并通过传动轴1上的花键与传动轴1、液力制动转子2共同旋转，定子主导磁部分3-2与液力制动部分的液力制动转子2通过之间的轴承支承，保证定子与转子之间的同轴关系。当电涡流制动部分8开始工作时，励磁线圈4通电，形成磁路6。随着传动轴1带动转子旋转，电涡流制动转子5的导磁齿10也随着旋转，这样电涡流制动转子5的导磁齿10所正对的定子主导磁部分3-2内外层磁通发生变化，因而产生感应电势，并在表层产生电涡流，形成制动力矩，阻碍转子的持续运转。这一过程中转子的机械能转化为电能，并最终形成热能散失掉。
液力制动部分9包括定子定叶片3-1、液力制动转子2；定子定叶片3-1固定在定子上，定子定叶片3-1与液力制动转子2通过轴承保证之间的间隙；液力制动转子2通过花键与传动轴1相连，液力制动转子2与传动轴1同步旋转。当液力制动部分9开始工作时，形成油路7，油液进入工作腔12后，随着传动轴1带动转子旋转，液力制动转子2的旋转叶片11也随之旋转，旋转叶片11对工作腔12中的油液13产生离心加速作用，形成旋转叶片11与油液13之间的相互作用力，高速的油液13打在定子定叶片3-1上，速度减小，形成油液13与定叶片之间的相互作用力，这样就形成了旋转叶片11-油液13-定叶片三者之间的相互作用力，即形成了定子定叶片3-1以工作腔12的油液13为媒介对液力制动转子2的制动力。这一过程中转子机械能转化为油液13的热能并散失掉。
电涡流制动转子5与液力制动转子2通过螺钉连接为一体结构，该一体结构通过花键与传动轴1相连；电涡流制动转子5主要工作部分为导磁齿10，液力制动转子2主要工作部分为旋转叶片11(图2所示)；定子包括主导磁部分3-2、定叶片部分3-1，主导磁部分3-2用于涡流制动，其内外两层均为圆筒形，并通过环形筒底连接；定叶片部分3-1用于液力制动，它分布在主导磁部分3-2内层内表面。
油液经过工作腔12后流到电涡流制动部分8，当其经过定子主导磁部分内外层表面时，能够将电涡流制动部分电涡流形成的热量带走，从而减小热衰退，增加其持续制动能力。

Claims (3)

1.一种液电复合型缓速制动元件，其特征在于：该制动元件包括传动轴(1)、液力制动部分(9)、电涡流制动部分(8)；
电涡流制动部分(8)包括定子主导磁部分(3-2)、励磁线圈(4)、电涡流制动转子(5)；定子主导磁部分(3-2)两侧通过螺栓固定在传动箱箱体上，励磁线圈(4)固定在定子上，电涡流制动转子(5)与液力制动部分的构件(2)螺栓连接并通过传动轴(1)上的花键与传动轴(1)、液力制动转子(2)共同旋转，定子主导磁部分(3-2)与液力制动部分的液力制动转子(2)通过之间的轴承支承，保证定子与转子之间的同轴关系；当电涡流制动部分(8)开始工作时，励磁线圈(4)通电，形成磁路(6)；随着传动轴(1)带动转子旋转，电涡流制动转子(5)的导磁齿(10)也随着旋转，这样电涡流制动转子(5)的导磁齿(10)所正对的定子主导磁部分(3-2)内外层磁通发生变化，因而产生感应电势，并在表层产生电涡流，形成制动力矩，阻碍转子的持续运转；这一过程中转子的机械能转化为电能，并最终形成热能散失掉；
液力制动部分(9)包括定子定叶片(3-1)、液力制动转子(2)；定子定叶片(3-1)固定在定子上，定子定叶片(3-1)与液力制动转子(2)通过轴承保证之间的间隙；液力制动转子(2)通过花键与传动轴(1)相连，液力制动转子(2)与传动轴(1)同步旋转；当液力制动部分(9)开始工作时，形成油路(7)，油液进入工作腔(12)后，随着传动轴(1)带动转子旋转，液力制动转子(2)的旋转叶片(11)也随之旋转，旋转叶片(11)对工作腔(12)中的油液(13)产生离心加速作用，形成旋转叶片(11)与油液(13)之间的相互作用力，高速的油液(13)打在定子定叶片(3-1)上，速度减小，形成油液(13)与定叶片之间的相互作用力，这样就形成了旋转叶片(11)-油液(13)-定叶片三者之间的相互作用力，即形成了定子定叶片(3-1)以工作腔(12)的油液(13)为媒介对液力制动转子(2)的制动力；这一过程中转子机械能转化为油液(13)的热能并散失掉。
2.根据权利要求1所述的一种液电复合型缓速制动元件，其特征在于：电涡流制动转子(5)与液力制动转子(2)通过螺钉连接为一体结构，该一体结构通过花键与传动轴(1)相连；电涡流制动转子(5)主要工作部分为导磁齿(10)，液力制动转子(2)主要工作部分为旋转叶片(11)；定子包括主导磁部分(3-2)、定叶片部分(3-1)，主导磁部分(3-2)用于涡流制动，其内外两层均为圆筒形，并通过环形筒底连接；定叶片部分(3-1)用于液力制动，它分布在主导磁部分(3-2)内层内表面。
3.根据权利要求1所述的一种液电复合型缓速制动元件，其特征在于：油液经过工作腔(12)后流到电涡流制动部分(8)，当其经过定子主导磁部分内外层表面时，能够将电涡流制动部分电涡流形成的热量带走，从而减小热衰退，增加其持续制动能力。
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