[发明专利]一种液力减速器变充液率动态特性可视化试验方法

说明书

技术领域

本发明属于液力减速器技术领域，具体涉及一种用于液力减速器充液制动过程动态特性可视化试验方法。

背景技术

1、液力减速器的应用及发展

液力减速器是液力偶合器i_TB＝0的特殊形式，其循环圆由两种叶轮组成，旋转的叶轮称为动轮，固定不动的叶轮称为定轮。其工作原理是：工作时动轮随驱动轴转动，在充入液体时动轮将输入的机械能转变为液压能，使液流以高速冲向定轮叶片；定轮不转动，形成流体流动的阻力，以此产生制动转矩并将液压能全部转化成热能。液力减速器的制动力矩可由以下公式表示：Mk＝λ·γk·n²·Da⁵，其中λ为由减速器的结构、充液率决定的力矩系数、γk为油液的重度、n为减速器动轮的转速、Da为减速器循环圆的直径。

液力减速器主要用于车辆辅助制动，是目前应用最广的车辆辅助制动器，通常装配于城市公交车、载重货车、高档汽车上，用于车辆长期、持续下长坡制动。上个世纪八十年代，国外先进国家在高档车辆上开发了以高速、大功率液力减速器作为辅助制动器与机械制动器联合实现恒制动力矩的技术，液力减速器在高速区(即＞1/2Vmax)部分充液保持恒扭矩减速，承担车辆整个制动过程50％-75％的制动能量，达到提高车辆高速行驶的安全性及降低机械制动器损耗的目的。近年来，国内外相继开发具有更广泛适用性AT自动变速器，在高档轮式车辆上将自动变速技术与液力减速器部分充液技术相结合，实现了车辆自动巡航，进一步推动了轮式车辆的广泛应用和发展。液力减速器制动过程控制技术是以上两种先进技术应用的核心环节，近十几年我国一直开展相关技术仿研，但尚未形成自主化技术和产品。

2、液力减速器充液制动过程动态试验

目前，针对我国液力减速器制动过程或性能的试验研究主要是外特性试验即测试转速-扭矩特性的试验，其中主要研究低速、全充液工况(实际最大充液状态未必是完全充满)。近年来，为了突破液力减速器部分充液制动过程扭矩控制的关键环节，已陆续开展了一些典型液力减速器基型的充液制动试验，在试验中研究了不同充液量条件下出口压力、内腔压力和制动扭矩关系的试验研究，但在试验中无法测得实际充液量，只能得到了充液量越大λ越大、确定结构具有确定最大λ值以及腔内压力与扭矩具有关联性等研究结论，研究工作断续、未量化、不具规律性。

3、液力元件可视化试验的发展

国外，已广泛应用PIV技术的可视性，解决各种领域的复杂技术问题。国内，已将PIV技术应用于液力变矩器和液力偶合器的内部流场测试，获得了流场分布规律和变化规律的相关数据。液力偶合器制动工况工作原理与液力减速器相似，但由于具体结构差异、所需测试测试参数不同、应用要求不同，导致液力减速器可视化试验难度较大、无法实施。

液力减速器制动过程可视化试验主要难点在于：(1)液力减速器通常采用在叶片上布置进出油道的结构方式，致使流场结构极为复杂，需要更多流场数据描述运动，给测试区域的选择、高速摄像都带来较大难度，同时数据总量激增、后处理难度增加、对硬件设备的配置要求更高；(2)液力减速器制动过程就是将动能转换为热能的过程，这与液力变矩器和液力耦合器有本质区别，造成的最严重的后果是大量发热造成急剧的温升，会使一直存在的树脂透明材料的试验样机受热开裂、变形问题进一步加剧，因此，液力减速器的可视化试验一直无法实施；(3)液力减速器动态特性试验存在转速、充液量两种条件变化因素，存在非全充液状态，强调瞬态变化，现有PIV手段实施困难。

已申请的国防专利“一种液力减速器流场检测装置”，申请号为201218000646.1，提出了一种用于流场检测的液力减速器可视化试验装置，该专利主要说明了该装置的结构以及基本工作原理。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供了一种液力减速器变充液率动态特性可视化试验方法；即提供了一种液力减速器固定转速-变充液率动态特性可视化试验方法，以及一种液力减速器变转速-变充液率动态特性可视化试验方法。其中包括，液压系统的设计方案、传动台架的布置方案、透明液力减速器的结构，解决了动轮转速、循环圆充液率对内部流动特性和外部扭矩特性影响不能精确量化的问题，满足了液力减速器充液制动过程内外部技术特性关系验证的急需。

本发明的技术方案是，一种液力减速器变充液率动态特性可视化试验方法，该方法步骤如下：步骤一：

首先，对液力减速器流场检测装置的循环圆充液率与循环圆内液位的高度进行标定：