一种基于主动流动控制技术的缓速器及空损抑制控制系统
本发明属于工程机械的液力辅助制动，尤其涉及一种基于主动流动控制技术的缓速器及空损抑制控制系统。
背景技术：
1、液力缓速器因为其具有平顺制动、低噪声和小尺寸的优点，被广泛应用于装载机、矿卡和轨道车辆等领域。常见的制动方式主要包括两种，一种是采用机械制动，利用摩擦片之间形成的摩擦副，靠摩擦副之间的相互摩擦产生制动力矩对车辆进行制动，车辆高速运行过程中，车辆需要在短时间实现制动，必然会在摩擦副之间产生很高的热量，这个高温会严重烧蚀摩擦片，造成车辆制动失效；另外一种采用液力缓速器制动，车辆高速运行驱动缓速器转子，转子甩出内部流体冲击定子，产生热量，然后通过外部循环(缓速器出口-换热器-缓速器入口)实现热交换，通过内部循环(转子-定子-转子)实现车辆连续制动。缓速器制动相较于机械制动是一种绿色环保的制动方式，符合国家可持续发展的战略需求。
2、液力缓速器一般内部存在两种状态，第一种状态，液力缓速器充有油液，此时缓速器随着叶轮旋转会产生制动力矩，进入了液力制动状态；第二种状态，液力缓速器排油，液力缓速器内部没有油液，液力缓速器进入了空载工况状态(叶轮空转)，此时缓速器内部充满空气，叶轮旋转搅动空气同样会产生一部分制动力矩，此时的制动力矩会使整个传动系统的功率出现明显下降(由于搅动空气产生的功率损失叫空载功率损失)。在液力缓速器的设计中总是希望液力制动状态，制动功率越大越好，希望在空载工况时，空载功率越小越好。因此设计一款高制动性能和低空载损失的液力缓速器是未来液力辅助制动技术领域的重要研究方向。
3、常见的液力缓速器抑制空损的方法有两种，一般分为被动抑制方式和主动抑制方式，被动抑制方式主要有在叶片表面增加沟槽、条纹和凸包等仿生结构进行空损抑制；另外一种是主动抑制方式，主动抑制方式是通过外部机构主动地阻断空损工况下液力缓速器转子和定子之间的循环流量，从而实现降低空载功率的损失，这种控制方式常见有在转子和定子之间增加挡板机构、采用虹膜挡片阻断空气循环流动(例如可见公告号为108194537a的专利)、采用外部逆向吹气降低缓速器的空气循环流量(例如可见公告号为116753251a的专利)等措施。前者控制方式比较经济，但是存在一个很大的缺陷是，空载损失抑制效果不太理想，后者控制方式比较复杂，但是可以很大程度的抑制缓速器内部的空损，因此近些年被广泛应用于液力缓速器的空损抑制，实现液力缓速器的高制动低空损的高效制动。
4、因此，如何提高液力缓速器空载抑制控制的便捷性和降低设计成本，同时还可以有效地抑制液力缓速器内部的空载损失，提高其经济性能，就成了现有技术亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、解决的技术问题
2、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于主动流动控制技术的缓速器及空损抑制控制系统，有利于提高液力缓速器空载抑制控制的便捷性和降低设计成本，同时还可以有效的抑制液力缓速器内部的空载损失，提高其经济性能。
3、技术方案
4、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于主动流动控制技术的缓速器，包括罩轮、同轴穿过罩轮的输入轴及同轴设在罩轮内的转子与定子，所述转子与输入轴固定连接；
5、所述定子通过上活塞与罩轮进行连接，所述上活塞为可移动结构，使得当缓速器处于充液制动工况时定子与缓速器定子罩轮固定连接，当缓速器处于排油空载工况时定子与缓速器定子罩轮分离；
6、所述定子通过下活塞与输入轴进行连接，所述下活塞为可移动结构，使得当缓速器处于充液制动工况时定子与输入轴分离，当缓速器处于排油空载工况时定子与输入轴固定连接。
7、作为对上述技术方案的进一步改进，所述上活塞包括上活塞滑块及上活塞弹性件，所述上活塞滑块滑动设于缓速器定子罩轮的侧壁；在外力驱动下，上活塞滑块朝定子方向移动并最终限制定子的周向旋转运动；在外力撤去后，上活塞弹性件驱使上活塞滑块回复原位，以解除对定子的限制。
8、作为对上述技术方案的进一步改进，所述定子上朝向罩轮的一侧壁沿周向设有若干个上活塞固定限位块，所述上活塞滑块与上活塞固定限位块通过相互阻挡而限制定子的周向旋转运动。
9、作为对上述技术方案的进一步改进，所述上活塞通过油压驱动；所述罩轮的侧壁设有用于将油液传输至上活塞的上活塞进油口，所述上活塞进油口的进口端通过第二供油支路连接于供油机构，第二供油支路上设有用于控制油路连通的上活塞电磁换向阀。
10、作为对上述技术方案的进一步改进，所述下活塞包括下活塞滑块及下活塞弹性件，所述下活塞滑块滑动设于沿输入轴径向开设的滑移孔道中；在外力驱动下，下活塞滑块朝定子方向移动并最终实现转子和定子的周向同转速旋转运动；在外力撤去后，下活塞弹性件驱使下活塞滑块回复原位，以解除对定子的限制。
11、作为对上述技术方案的进一步改进，所述定子上朝向输入轴的一侧壁沿周向设有若干个下活塞固定限位块，所述下活塞滑块与下活塞固定限位块通过相互阻挡而实现定子和转子的周向同转速旋转运动。
12、作为对上述技术方案的进一步改进，所述下活塞通过油压驱动；所述缓速器定子罩轮的侧壁设有用于将油液传输至下活塞的下活塞进油口，所述下活塞进油口的进口端通过第三供油支路连接于供油机构，所述第三供油支路上设有用于控制油路连通的下活塞电磁换向阀。
13、作为对上述技术方案的进一步改进，所述上活塞弹性件和/或下活塞弹性件为弹簧结构。
14、作为对上述技术方案的进一步改进，所述罩轮上设有若干缓速器进油口和缓速器出油口，所述缓速器进油口通过第一供油支路连接于供油机构，所述第一供油支路上设有用于控制油路连通的缓速器控制阀，所述缓速器出油口的出口端连接至换热器。
15、第二方面，本发明还提供了一种空损抑制控制系统，其应用了上述缓速器，还包括设于缓速器外部的供油机构，所述供油机构用于将油液泵送至缓速器腔体内及用于驱动上活塞、下活塞移动。
16、有益技术效果
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
18、本发明提供的一种基于主动流动控制技术的缓速器，当缓速器处于充液制动工况时，上活塞可在油液压力作用下伸出阻止上活塞固定限位块运动，使定子与罩轮固定连接，从而转子和定子之间存在最大滑差，产生最大制动力矩；当缓速器处于排油空载工况时，上活塞通过上活塞弹性件的弹力退回，定子与罩轮脱离，下活塞在油液压力作用下伸出使转子与定子实现同转速空转，减小了缓速器内部空气的循环流量，有效降低空损；本发明采用单独控制形式，控制方法简单有效，互不干涉，能极大的提高容错率，且可以很大程度的抑制缓速器内部的空损；因此，本发明有利于提高液力缓速器空载抑制控制的便捷性和降低设计成本，同时还可以有效的抑制液力缓速器内部的空载损失，提高其经济性能。
19、本发明同时提供的一种空损抑制控制系统，由于应用了上述缓速器，其同样具备上述有益技术效果。
20、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
技术特征：
1.一种基于主动流动控制技术的缓速器，包括罩轮、同轴穿过罩轮的输入轴及同轴设在罩轮内的转子与定子，所述转子与输入轴固定连接；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
5.根据权利要求2至4任一项所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
9.根据权利要求2至4任一项所述的一种基于主动流动控制技术的缓速器，其特征在于：
10.一种空损抑制控制系统，其特征在于：
技术总结
本发明属于工程机械的液力辅助制动技术领域，具体公开了一种基于主动流动控制技术的缓速器及空损抑制控制系统；缓速器包括罩轮、输入轴及同轴设在罩轮内的转子与定子，转子与输入轴固定连接；当缓速器处于充液制动工况时，定子通过上活塞的油路控制与缓速器定子罩轮进行固定连接，定子通过下活塞的油路控制与输入轴进行分离，导致转子和定子之间形成最大的滑差，为缓速器提供最大的制动力矩，实现快速制动；当缓速器处于排油空载工况时，定子通过上活塞的油路控制与缓速器定子罩轮分离，定子通过下活塞的油路控制与输入轴进行连接，实现缓速器转子和定子的同转速传动，减小缓速器内部的空气循环流动，极大程度地降低了液力缓速器的空载功率损失。
技术研发人员：冉子林,杨蔚达,杜子学,何泽银
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23