車輛動(dòng)力換檔液壓緩沖閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性研究

專題論文零部件設(shè)計(jì)17車輛動(dòng)力換檔液壓緩沖閥動(dòng)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(jì)所）力性能。根據(jù)所設(shè)計(jì)的一種液壓緩沖閥，建立了其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型并對其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析和臺(tái)架試驗(yàn)，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(dòng)態(tài)性能的影響。

　　5：A 1概述對于車輛動(dòng)力換檔傳動(dòng)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(dòng)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(gè)因素在換檔離合器的結(jié)合過程中是變動(dòng)的，而只有油壓能夠通過緩沖閥有效地進(jìn)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(dòng)力性損失的程度和能否實(shí)現(xiàn)離合器平穩(wěn)結(jié)合，使車速平穩(wěn)地過渡而達(dá)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(jì)方法中主要采取穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算2，穩(wěn)態(tài)計(jì)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(shí)工作的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，對緩沖閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能分析和預(yù)測，達(dá)到減少產(chǎn)品的研制風(fēng)險(xiǎn)，縮小開發(fā)周期的目的。

　　實(shí)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(jì)的一種用于車輛動(dòng)力換檔傳動(dòng)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(jìn)行仿真研究，求解除了緩沖閥輸出壓力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及動(dòng)態(tài)性能影響因素，并通過臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)建模方法和仿真計(jì)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(gè)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(dá)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(dòng)緩沖閥芯使系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(shí)間長短影響到換檔過程中是否出現(xiàn)動(dòng)力中斷及中斷的程度，從而影響到車輛加速過程中的動(dòng)力性能。②緩沖升壓階段一從離合器摩擦片剛被壓緊達(dá)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(dòng)調(diào)壓閥逐漸向左移動(dòng)，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(shí)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(shí)，推動(dòng)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(shí)，在緩沖彈簧力的作用下推動(dòng)緩沖閥芯向左移動(dòng)，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(shí)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(dòng)調(diào)壓閥將Ps和CL油口迅速開大，形成“階躍升壓”。“階躍升壓”階段是為了保證換檔離合器具有足夠的力矩儲(chǔ)備，當(dāng)“緩沖升壓”階段結(jié)束后，緩沖閥的進(jìn)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(shí)現(xiàn)切換油路，控制繼動(dòng)閥推到右端工作位置，使緩沖閥芯將進(jìn)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)的換檔操作。

　　3系統(tǒng)動(dòng)態(tài)工作數(shù)學(xué)模型本文假定：（1）電磁閥和繼動(dòng)閥的動(dòng)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(dòng)閥快速響應(yīng)所需時(shí)間的影響。

　　3.1緩沖閥芯的數(shù)學(xué)模型緩沖閥芯的運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(jìn)入到緩沖升壓階段，此時(shí)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(jìn)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(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)0時(shí)為正重疊，當(dāng)a<0時(shí)為負(fù)重疊，當(dāng)a=0時(shí)為零重疊，本文采用正重疊結(jié)構(gòu)形式；I油液的動(dòng)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(dá)式為：專題論文零部件設(shè)計(jì)19當(dāng)只關(guān)心緩沖閥的特性時(shí)，其流量平衡方程為：4動(dòng)態(tài)特性仿真與，快速充油階段的仿真計(jì)算和臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果分別如b和b所示。對比仿真計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，仿真計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，說明所設(shè)計(jì)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(jì)算方法能夠反映液壓緩沖閥的動(dòng)態(tài)特性。

　　改變不同油液溫度反饋油孔直徑時(shí)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(qiáng)化處理，也可考慮適當(dāng)增加hi（凸肩）來實(shí)現(xiàn)。YAG激光的輸出平均功率不能太低，尤其在高頻輸出時(shí)，應(yīng)隨時(shí)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(qiáng)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(shí)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。