油压减震器试验台传动设计(3)

2018-12-17 14:20

2012届毕业设计

液压驱动、微机控制和处理数据的试验台。其结构特点是:输入部分为液压系统。一般的液压动力油缸其运动随时间的变化不可能是正弦波而类似于梯形波,即活塞运行于油缸中部很长一段距离内基本保持等速运动,仅在活塞接近两端时迅速减速制动,然后再向反方向加速。若把多个油缸的运动串接起来,对每一油缸分别加以不同的速度控制,则可以改善梯形波的形状。若采用一套电液伺服系统再加上闭环控制,则输入波形的可控度是相当高的,既可以输入不同振幅与频率的正弦波,也可以模仿在线路上运行时的随机波。由于输运动的可控性相当好,试件两端的相对运动速度及试件的最大可能阻抗力予先均可控制;又由于用传感器把机械讯号转变成电讯号,故不必再用扭杆来测力,减振器另—端也可固定不动,所测的阻抗力中排除了弹性元件的阻抗力,减振器两端的相对运动排除扭杆簧后也变得简单和一致,加以数据的检测与处理中排除了人为因素,故所得结果可比度较好,可信度也提高了。 液压伺服试验台与常用的电机驱动机械式偏心抡试验台相比有以下主要特点:

1工作范围比较广,特别是对低速时减振力大的减振器,能比较真实地反映其非线性特○性。

2对高速度时的性能测试,能在规定空程中迅速达到,而且动态刚度由伺服系统自动控○制。

3不但能实现正弦波测试,而且可以产生任意形状的波形,同时能对动态阻尼及动态刚 ○

度进行测试。

4设备需要专门的工作环境及严格的维护保养,故不适合在一般基层单位用。 ○

5价格昂贵。 ○

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1-上横梁;2-减振器垂向试验位置;3-减振器横向试验位置

图1-3 SACHS液压伺服减振器试验台简图

图中的实线为垂向减振器的试验位置2,虚线为横向减振器的试验位置。液压伺服装置可实现以下要求:最大行程士125mm;最大静态测试力63KN;最大动态测试力50KN。它采用高精度的力传感器和位移传感器,并用计算机进行数据处理、显示和打印,操作方便,试验精度高。该试验台不仅能满足欧洲铁路减振器性能标准的测试,还有一些其他的特殊性能。

发展趋势分析:

l、工装夹具的通用性和方便性

目前国内外所使用油压减震器接头形式很多,而且结构类型和尺寸大小有 很多差异,这样就给各个生产厂,车辆段、车辆厂以及检验单位对减振器的检验带来许多问题。特别是减振器新铁标TB/T1491.2004《机车车辆油压减震器技术条件》中规定对于减振器的阻尼力

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测试时应去除弹性节点,而做耐久测试时又必须附带弹性节点。这样对工装夹具就有更高的要求,如何设计出更加方便快捷的夹紧装置,对提高测试精度和测试效率起到重要作用。 2、安装距离调整的便捷性

现在我国国内所使用的机车车辆车型很多,减振器的类别和尺寸之间有很 大差异,因此具有方便快捷的安装距离调整对于提高减振器检验效率起到举足轻重的作用。在这方面,油压伺服试验台具有较强的优势。

3、试验台试验速度、试验振幅和试验频率调整的便捷化和随机化

生产厂家所给出减振器性能参数基本上都是基于某一速度点下的阻尼值,而减振器实际的阻尼性能并不是完全线性的,特别是生产过程控制不严时其性 能与设计要求存在更大的差异。为了更好的检测减振器的性能,需要检测减振 器在不同速度、不同振幅、不同频率下的阻尼特性,因此需要试验台调整的便 捷化;减振器实际在装车使用时其振动形式并非频率和幅值均固定的简谐振动,而是随机振动。为使试验台仿真效果更加逼真,需要试验台的随机化。

4、试验台应该能够检测减振器的动态性能

减振器的阻尼特性有静态阻尼特性和动态阻尼特性之分。所谓静态阻尼特性是不计减振器结构和液体刚度产生的动态影响,力和速度之间没有相位变化

时的特性,它是建立在减振器做大振幅和低频运动的基础上的阻尼特性。动态阻尼特性是考虑减振器结构(如两端弹性节点、储油缸具有空气囊等)和液体刚度影响时的阻尼特性,它使减振器的力、速度和位移之间具有一定的相位差。

现今所使用豹减振器试验台一般只能够通过载荷和位移传感器测定出F.S 曲线、F.V曲线,而不能够精确的测定力、速度和位移之间的相位关系。不能够给出减振器的动态阻尼特性。随着机车车辆的运行速度的日益提高,列车振动剧烈,起到减振作用的油压减震器基本上工作在高频状态,从而这种建立在低频运动基础上的静态阻尼特性参数对整个走行部分设计已经不太适合。因此能够反映减振器实际状态的动态阻尼性能参数对整个走行部分的设计起到指导性意义。

5,试验步骤的程序化,自动化

为了使减振器试验台具有更好的操作性和更高的效率,应该使减振器试验 台能够提前设定所需要的试验参数,如测试振幅、频率、速度、测试开始时间和测试结束时问等,并能够在测试过程中适时通过死循环回馈进行检测测试数据,与设定值进行比较并进行相应的调整。 6、试验台应能够测定减振器商低温状态下的性能

油压减震器依靠液压油在减振器拉压过程中通过小孔产生的阻尼力来工作,因此温度对减振器的性能有很大的影响,而我国的实际条件决定我国的列车运行过程中所经历的温差变化很大。要全面衡量减振器的性能,需要进行高低温方面的测试和研究[7]。 1.1.4油压减振器试验台的组成及种类

减振器试验台一般有液压伺服式和机械式两种。

液压式主要由液压伺服系统、控制器、数据采集系统、工控机、作动缸、软件和机器框架组

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成。

机械式主要由曲柄滑块机构、伺服电机(或电机+变频调速)、控制器、数据采集系统、工控机、软件和机器框架组成。

1.1.5本次设计的背景、目的意义及要解决的问题

背景:随着社会的不断发展,人们对汽车的要求也越来越高。包括有汽车的动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性等性能的要求。减震器是安装在车体与负重轮之间的一个阻尼元件,其作用是衰减车体的振动并阻止共振情况下车体振幅的无限增大,能减小车体振动的振幅和振动次数,因而能延长弹性元件的疲劳寿命和提高人乘车的舒适性[8].长期以来,人们对汽车的平顺性一直都在研究,在技术上也有重大的改进。减震器是改善汽车平顺性的最好途径。

意义:油压减振器是轨道交通车辆走行机构的重要部件之一,其性能优劣直接影响到行车的安全性和舒适性。由于铁路的提速和城市轨道交通的迅速发展,凸显出对高性能油压减振器的需求,但国内生产的油压减振器还不能满足这种需求,这种状况是由于减振器试验设备落后造成的[10]。为了尽快改变这种现状,铁道部在近年来引进、消化国外先进技术的基础上,结合油压减震器产品技术条件的修改,对原有标准TB/T2229-1991进行了全面的修订,编制了新的试验台验收标准TB/T2229-2004。因此,设计油压减振器试验台就具有十分重要的实际意义。

课题将要解决的问题:1、总体熟悉课题涉及到的基础知识,弄清油压减震器的结构、分类、工作原理、作用、主要技术参数、特点等等。2、油压减震器特性分析,油压减震器阻力的特性计算,影响减震器阻力特性的主要因素。写开题报告。3、机车车辆减震器试验台传动系统设计,计算总功率和转速,传动系统动力和运动参数设计4、设计三维建模,完成总装配图和规定的零部件图。撰写毕业设计说明书,完成全部研究工作和毕业论文。

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2机车车辆减振器试验台传动系统设计

2.1明确原始数据及设计要求

变频电机功率: 15KW

额定转速: 1450转 齿轮箱减速比i:

垂向 8.68 横向 高档 8.68

低档 38.64 设计要求

1.设计说明书是叙述性文件,用来说明设计依据、设计意思、设计过程及设计方案的选择和优缺点等,要求内容完整、文字简明通顺、书写整齐清洁。

2.说明书中所列计算过程正确、引用的重要数据及公式须注明出处,并附有与计算有关的必要简图。

3.设计说明书须按统一发给的十六开报告纸书写,注明页次与编写目录,并与设计图纸一起装订成册,交给指导教师审定。

了解各种传动的特点、适用场合,然后确定拟定传动方案;根据传动总功率传动比选择适的电机类型;根据原始数据设计系统动力和运动参数、传动件主要尺寸和参数、轴的结构、标准件的选择以及润滑和密封性。

2.2各种传动件的特点、适用场合及传动方案拟定 2.2.1带传动特点:

传动带具有良好的弹性,能够缓和冲击,吸收震动因此传动平稳,无噪声;传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时,传动带再轮缘上会打滑,从而可以避免其他零件的损坏,起到安全保护的作用。但传动效率低,带的使用寿命短,轴、轴承承受的压力较大;结构简单、制造和安装精度要求低,使用维护方便;适宜用在两轴中心距较大的场合,但外廓尺寸较大。

适用场合:

带传动具有传动平稳、吸震等特点,且能起过载保护的作用。但由于它是靠摩擦力来工作的,再传递同样功率的情况下,但带速较低时,传动结构尺寸较大。为了减小带传动的结构尺寸,应将其布置在高速级。

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