車輛動力換檔液壓緩沖閥動態(tài)響應(yīng)特性研究

專題論文零部件設(shè)計17車輛動力換檔液壓緩沖閥動態(tài)響應(yīng)特性研究>馬彪葉明2（1.北京理工大學(xué)車輛工程學(xué)院，北京100081；2北京北方車輛制造廠設(shè)計所）力性能。根據(jù)所設(shè)計的一種液壓緩沖閥，建立了其動態(tài)數(shù)學(xué)模型并對其動態(tài)特性進行了仿真分析和臺架試驗，分析了油液溫度、反饋油孔直徑和緩沖閥芯的重疊量對緩沖閥動態(tài)性能的影響。

　　5：A 1概述對于車輛動力換檔傳動裝置，其換檔操作是通過控制換檔離合器的結(jié)合或分離而完成的。而換檔過程中離合器（或制動器）摩擦力矩的變化對換檔品質(zhì)起著決定作用，除了結(jié)構(gòu)參數(shù)外，摩擦力矩主要取決于摩擦系數(shù)和換檔離合器油缸的壓緊油壓，這兩個因素在換檔離合器的結(jié)合過程中是變動的，而只有油壓能夠通過緩沖閥有效地進行控制。液壓緩沖閥在換檔過程中的特性是否合理影響到換檔過程中動力性損失的程度和能否實現(xiàn)離合器平穩(wěn)結(jié)合，使車速平穩(wěn)地過渡而達到改善換檔品質(zhì)的目的。

　　因此，需要合理地確定和控制換檔過程中緩沖閥的油壓特性。傳統(tǒng)設(shè)計方法中主要采取穩(wěn)態(tài)設(shè)計計算2，穩(wěn)態(tài)計算中，無法考慮離合器、元件質(zhì)量、管道以及油液粘度等參數(shù)對緩沖閥特性的影響。因此，需要建立反映系統(tǒng)真實工作的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，對緩沖閥進行動態(tài)性能分析和預(yù)測，達到減少產(chǎn)品的研制風(fēng)險，縮小開發(fā)周期的目的。

　　實際應(yīng)用中有多種離合器油壓控制方法，所采用的控制系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)也大不相同。本文針對作者所設(shè)計的一種用于車輛動力換檔傳動裝置換檔控制液壓緩沖閥（如所示），建立了緩沖閥數(shù)學(xué)模型，采用MATLAB中的SIMULINK進行仿真研究，求解除了緩沖閥輸出壓力的動態(tài)變化規(guī)律及動態(tài)性能影響因素，并通過臺架試驗驗證了系統(tǒng)建模方法和仿真計算正確性。

　　2液壓緩沖閥結(jié)構(gòu)和工作原理如所示，緩沖閥由液壓緩沖閥芯、緩沖彈簧和調(diào)壓閥芯協(xié)調(diào)配合，完成離合器的油的緩沖控制。

　　換檔過程中可以完成離合器充油過程壓力變化的三個階段。①快速充油階段一從ECU（電子控制單元）發(fā)出換檔指令到離合器油缸開始克服分離彈簧的預(yù)壓力，消除離合器摩擦片的間隙，使其達到貼合為止。在該階段中，緩沖閥芯在緩沖彈簧初始壓縮力的作用下，推動緩沖閥芯使系統(tǒng)進油口ps與輸出油口CL接通，快速向離合器及其油道內(nèi)充油。

　　這段時間油壓特性影響到離合器的結(jié)合速度，當(dāng)放油特性一定的情況下，這段時間長短影響到換檔過程中是否出現(xiàn)動力中斷及中斷的程度，從而影響到車輛加速過程中的動力性能。②緩沖升壓階段一從離合器摩擦片剛被壓緊達到完全接合且摩滑終止為止，這階段緩沖閥的油壓特性影響到換檔過程中變速箱輸出轉(zhuǎn)矩變化，因而對換檔過程中的品質(zhì)起著決定性的影響。在該階段中，緩沖閥的輸出控制壓力PCL通過緩沖閥芯上的反饋油孔1作用到緩沖閥芯左端，與緩沖彈簧的變形量成比例變化，隨著輸出壓力pCL的不斷升高，輸出壓力經(jīng)過節(jié)流孔2后作用到調(diào)壓閥的右端并推動調(diào)壓閥逐漸向左移動，將緩沖彈簧不斷壓縮，作用到緩沖閥芯左端的壓力與彈簧力相平衡并隨之增長。緩沖閥芯處于雙邊節(jié)流工作狀態(tài)，即p.s至CL與CL至T（系統(tǒng)回油口）同時處于節(jié)流狀態(tài)，當(dāng)輸出壓力超出預(yù)定控制壓力值時，推動緩沖閥芯將p.s至CL節(jié)流邊關(guān)小，而將CL至T節(jié)流邊開大，使輸出壓力下降；當(dāng)輸出壓力低于預(yù)定的壓力值時，在緩沖彈簧力的作用下推動緩沖閥芯向左移動，將CL和T節(jié)流邊關(guān)小，ps和CL節(jié)流邊開大，使輸出壓力提高。③階躍升壓階段一從②階段末開始至油缸的油壓急劇升到系統(tǒng)油壓，時間極短。在該階段中，調(diào)壓閥與緩沖閥芯右端相接觸，緩沖彈簧變形量不再增加，調(diào)壓閥與緩沖閥芯相當(dāng)于構(gòu)成一體，由于調(diào)壓閥直徑大于緩沖閥芯，因此在輸出油壓的作用下推動調(diào)壓閥將Ps和CL油口迅速開大，形成“階躍升壓”?！半A躍升壓”階段是為了保證換檔離合器具有足夠的力矩儲備，當(dāng)“緩沖升壓”階段結(jié)束后，緩沖閥的進油節(jié)流邊全部打開，使油壓急劇升到系統(tǒng)壓力；因該階段之前換檔過程已經(jīng)結(jié)束，所以對換檔品質(zhì)的好壞也沒有影響。

　　在離合器分離過程中，通過ECU使電磁閥斷電，實現(xiàn)切換油路，控制繼動閥推到右端工作位置，使緩沖閥芯將進油口關(guān)閉，而輸出油口CL和回油口T接通，離合器在回位彈簧的作用下放油，使離合器分離。通過離合器充油和放油控制，實現(xiàn)相應(yīng)的換檔操作。

　　3系統(tǒng)動態(tài)工作數(shù)學(xué)模型本文假定：（1）電磁閥和繼動閥的動作在瞬間完成。（2）忽略油液的可壓縮性和摩擦力與油道泄漏的影響。按照系統(tǒng)組成，分別建立了緩沖閥芯、調(diào)壓閥芯的數(shù)學(xué)模型。（3）忽略電磁閥和繼動閥快速響應(yīng)所需時間的影響。

　　3.1緩沖閥芯的數(shù)學(xué)模型緩沖閥芯的運動方程：x緩沖彈簧初始壓縮量；A，――緩沖閥芯左端承壓面積；其它參數(shù)同前。

　　如a所示，在快速充油階段和階躍升壓階段，緩沖閥芯工作在進油口A的閥口節(jié)流工作狀―緩沖閥芯直徑；xv閥口開度；Ps油源系統(tǒng)工作壓力，為恒定值；PCL緩沖閥輸出壓力；Cd―流量系數(shù)；P――油液密度；其它參數(shù)同前。

　　當(dāng)離合器摩檫片被壓緊后，進入到緩沖升壓階段，此時流過節(jié)流邊A的流量很小，緩沖閥芯處于雙邊節(jié)流工作狀態(tài)，即進油口節(jié)流邊A和回油口節(jié)流邊B均處于節(jié)流工作狀態(tài)，如b所示。且有Qa~Qb，也就是：a――重疊量，即C和D之間的距離減去A和B之間的距離，在實際應(yīng)用過程中，當(dāng)0時為正重疊，當(dāng)a<0時為負(fù)重疊，當(dāng)a=0時為零重疊，本文采用正重疊結(jié)構(gòu)形式；I油液的動力粘度；x―B與D之間距離；其它參數(shù)同前。

　　由此可以得出：：L= xa）緩沖閥芯上的節(jié)流孔Oi為細(xì)長孔，通過它的流量Qi表達式為：專題論文零部件設(shè)計19當(dāng)只關(guān)心緩沖閥的特性時，其流量平衡方程為：4動態(tài)特性仿真與，快速充油階段的仿真計算和臺架試驗結(jié)果分別如b和b所示。對比仿真計算結(jié)果和試驗結(jié)果，仿真計算結(jié)果和試驗結(jié)果吻合較好，說明所設(shè)計的液壓緩沖閥能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的緩沖特性，所采用的數(shù)學(xué)模型和仿真計算方法能夠反映液壓緩沖閥的動態(tài)特性。

　　改變不同油液溫度反饋油孔直徑時的液壓緩沖閥特性（下轉(zhuǎn)第27頁）鍍鉻其硬度可提高到HV1 000以上。YAG激光毛化所產(chǎn)生的（I）區(qū)的厚度稍薄，對于這層很薄的軟組織可采取強化處理，也可考慮適當(dāng)增加hi（凸肩）來實現(xiàn)。YAG激光的輸出平均功率不能太低，尤其在高頻輸出時，應(yīng)隨時檢測微凸肩的尺寸及硬度，以滿足以上的要求。

　　5結(jié)論激光毛化處理對于強化軋輥表面、提高使用壽命、提高乳制速度是有效的。

　　經(jīng)激光毛化軋輥軋制的鋼板能夠滿足高映像清晰性、抗擦傷及抗粘結(jié)性的要求。

　　為同時滿足高映像清晰性、高抗擦傷及抗粘結(jié)性的要求，毛化的鋼板要滿足式（3）、（4a）、（4b）、（4c）、（5）、（6）的條件。

　　為軋制出上述高質(zhì)量的鋼板，并保證軋輥有較高的使用壽命，軋輥的激光毛化后的形貌應(yīng)滿足式（3）、（5）、（7a）、（7b）、（7c）的要求，其微粗糙體凸肩的硬度應(yīng)不低于HV850.并應(yīng)做到在線檢測。