【正文】 80J 1 黎明液壓 13 輔泵吸油過濾器 WU16 180J 1 黎明液壓 14 液位計 YWZ160T 1 黎明液壓 液壓減振器實驗臺技術(shù)參數(shù) 1) 可測最大阻尼力 :30KN 2) 最大減振器行程： 200mm 3) 同時測試減振器數(shù)量： 4 個 4) 液壓系統(tǒng)壓力： 15MPa 5) 裝機功率： 16KW 6) 外形尺寸：主機 1800 1360 1300mm 電氣柜 1200 600 800mm 7) 重量：主機 2300Kg 電氣柜 130Kg 液壓系統(tǒng)工作原理 液壓原理圖見圖 11。它保留了示功圖和阻尼系數(shù)兩個經(jīng)典的評價指標(biāo)，但同時也會給出合理的解釋，以避免出現(xiàn)在現(xiàn)有其它實驗臺上測試不同公司的不同阻尼特性的產(chǎn)品時，常常將合格產(chǎn)品給出不合格結(jié)論的情況發(fā)生。今后一段時間內(nèi)，高速鐵路時速達到 300km 以上 ,客運專線時速達到 200km 以上。 由 于電液比例控制技術(shù)性能介于伺服和開關(guān)之間。它具有廉價、節(jié)能、維護方便、較好的控制精度和響應(yīng)特性等特點。當(dāng)速度達到 200km 以上時，機車車輛運行的安全性、平穩(wěn)性將成為客車所面臨的最大問題，這也就對機車車輛的走行機構(gòu)提出很高的考驗。 本實驗臺的主要液壓元件和傳感器為進口件，測控系統(tǒng)采用高可靠性的硬件和先進的虛擬儀器軟件。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 7 1716 161616 1515151514131212118888898710653214YV 1 YV 2YV 5s / vYV 8YV 4YV 3 YV 7YV 6抗蛇形橫向垂向疲勞特性垂向P PP PM 1 M 218 19 圖 11 液壓原理圖 2, 7, 器 壓缸 18, 1) 阻尼性能實驗回路 YV8 得電時，系統(tǒng)建壓，計算機控制 YV YV YV YV4 或 YV5動作，使其獲得所需的拉伸和壓縮速度，從而可測出被試減振器的阻尼特性。當(dāng)活塞桿相對于缸筒作拉伸和壓縮運動時，內(nèi)部的油液通過節(jié)流孔在流動的過程中產(chǎn)生阻力，從而耗散能量。忽略活塞與缸筒中的摩擦和泄漏，則從工作缸上腔排入下腔的流量 ()DdQ A A V?? （ 11） 式中： DA —— 活塞端面面積； dA —— 活塞桿橫截面積； V —— 活塞相對于缸壁的運動速度。當(dāng) 0VV? 時，拉伸速度進一步增大，阻尼閥孔阻尼力加大，此時通過阻尼閥的流量 11211 2( )KdKPPQ C A ??? （ 111） 式中： 1KdC —— 孔口流量系數(shù)，取 1 1 ??； 1KA —— 拉伸阻尼閥孔口面積； 根據(jù)流量連續(xù)性原理，有 1? （ 112） 由式（ 11），（ 111），（ 112）可得 11222 22()2DddKA A VP CA ??? （ 113） 由式（ 15）和（ 113）可得減振器的拉伸阻尼力為 113222()2Ddt dKA A VF CA ??? （ 114） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 14 壓縮行程 K 2K 1ⅡⅠVf 2f 1P 1P 2P 3 圖 16 壓縮行程 在壓縮行程中，減振器活塞相對于工作油缸向下運動，如圖 16 所示。當(dāng) 0VV? 時，拉伸速度進一步增大，阻尼閥孔阻尼力加大，此時通過阻尼閥的流量 22131 2( )KdKPPQ C A ??? （ 125） 根據(jù)流量連續(xù)性原理，有 1? （ 126） 由式（ 115），（ 125），（ 126）可得 22221 2 ddKAVP CA?? （ 127） 由式（ 119）和（ 127）可得減振器的壓縮阻尼力為 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 17 22322 dc dKAVF CA?? （ 128） 2 減振器 實驗臺的發(fā)現(xiàn)狀況 減振器實驗臺的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外都對減振器作了大量的研究工作，研究方向歸納起來有以下幾點：對減振器高頻特性的研究；對減振器試驗方面的研究；對減振器噪聲問題的研究；對減振器非線性問題的研究；對減振器溫度特性的研究；對減振器仿真特性的研究。現(xiàn)在比較先進的控制方式為死循環(huán)液壓控制方式， KONI 公司采用的是 液壓死循環(huán)控制液壓減振器試驗臺，主要以測試阻尼特性為主，如圖 21 所示。 目前，國內(nèi)常見的減振器試驗臺為曲柄滑塊形式，由電動機作為動力源，通過傳動系統(tǒng)減速后，帶動一套曲柄滑塊機構(gòu)，對減振器實現(xiàn)正弦波激振。這樣對工裝夾具就有更高的要求，如何設(shè)計出更加方便快捷的夾緊裝置，對提高測試精度和測試效率起到重要作用。動態(tài)阻尼特性是考慮減振器結(jié)構(gòu)（如兩端彈性節(jié)點、儲油缸具有空氣囊等）和液體剛度影響時的阻尼特性，它使減振器的力、速度和位移之間具有一定的相位差。 3 電液比例控制技術(shù)概述 電液比例控制技術(shù)基本概念 在液壓傳動與控制中，能夠接受模擬式或數(shù)字式信號，使輸出的流量或壓力連續(xù)成比例地受到 控制，都可以被稱為電液比例控制系統(tǒng)。比例控制裝置是一種有確定增益的轉(zhuǎn)換器。因此要實現(xiàn)高質(zhì)量的復(fù)雜控制時，必須有足夠大量的元件，把各個元件調(diào)整成某一特殊的狀態(tài)，從而實現(xiàn)使受控對象按預(yù)定的順序和要求動作。當(dāng)時出于軍事需要，對武器和飛行器的自動控制系統(tǒng)的研究已取得了很大的進展。 60 年代各種結(jié)構(gòu)的電液伺服 閥相繼問世，特別是以摩格為代表的采用干式力矩馬達和級間力反饋的電液伺服閥的出現(xiàn)和各類電反饋技術(shù)的應(yīng)用，進一步提高了電液伺服閥的性能，電液伺服技術(shù)業(yè)已成熟?，F(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，要求開發(fā)一種廉價、節(jié)能、維護方便、控制精度和響應(yīng)特性均能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)實際需要的電液控制技術(shù)。并相應(yīng)地改進了閥內(nèi)的設(shè)計和引入各種內(nèi)反饋控制，從而出現(xiàn)了一種價廉的耐污染與一般工業(yè)閥相同，性能又能滿足大部分工業(yè)控制要求的比例元件 [2]。除了因制造成本所限，比例閥在中位仍保留死區(qū)以外，它的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性均已和工業(yè)伺服閥無異。未來的閥可能帶有儲存器和具有智能，具有自動檢測和報警功能。該回路只能實現(xiàn)正向的有級調(diào)速。如采用比例方向閥進行調(diào)速，如圖 33 所示，則系統(tǒng)可以更簡化。但與開關(guān)式 液壓控制相比，控制質(zhì)量和方式都有改進和簡化。但由于有反饋的存在，其穩(wěn)定性成為設(shè)計的主要考慮問題，特別是比例閥工作在較大的范圍時，其非線性的影響不能忽略。指令信號可以手動設(shè)定或程序設(shè)定。所以要對控制信號進行功率放大，且偏差信號的類型或形狀都不一定能滿足高性能控制的要求。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 32 6) 檢測反饋元件 對于閉環(huán)控制需要加入檢測反饋元件。如前所述電液伺服控制系統(tǒng)是一種廣義上的比例控制系統(tǒng)，因而比例控制可以參照伺服控制來進行分類。除了在控制精度及響應(yīng)快速性方面還不如伺服閥外，其它方面的性能 和控制水平與伺服閥相當(dāng)，其動、靜態(tài)特性足以滿足大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用的要求。這使得比例控 制系統(tǒng)較之開關(guān)閥控制系統(tǒng)，不但控制性能得以提高，而且使系統(tǒng)更為簡化。 得 : 761 .9 5 1 0 6 3 5 .62 1 1 0 1 0 mm? ?????? 由此可得：液壓缸的外徑為： 1 2 6 3 2 5 . 6 7 4 . 2D D m m?? ? ? ? ? ? 圓整后取 D1=76mm 5) 液壓缸油口直徑 d0 的計算 液壓缸進出油口的直徑是根據(jù)活塞最高運動速度 v 和液壓管道中液壓 油最高液流速度 v0 而定，可得油口直徑計算公式為： 0 vdDv? v= m/s ；一般壓力下， v0=～ ；高壓力下 v0=～ ； 取 v0=所以有 d0= ㎜ 6） 缸蓋 厚度 的 計算 如圖 43所示 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 40 圖 43 缸蓋示意圖 設(shè)有油孔平行缸底的厚度為 h d0— 為液壓缸油孔的直徑 其他符號的意義同上，代入得： 761 . 9 5 1 0 6 30 . 4 3 3 6 3 1 2 . 1(6 3 6 ) 1 1 0 1 0h m m??? ? ? ?? ? ? 7) 缸頭厚度計算 圖 44 缸頭示意圖 ? ? 33 ()ypDhD Dd ?? ?上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 41 如圖 44所示 : ? ? 50 63 3 0. 31 10 65 173. 14 63 11 0 10cpFDh m md?? ? ? ?? ? ?? ? ? 式中： h法蘭厚度（ mm）； F法蘭受力總和（ N）； 2 2 7 50. 06 3 10 0. 31 1044F D p N??? ? ? ? ? ? F法蘭受力總和（ N）； d2封閉環(huán)內(nèi)徑（ mm）；根據(jù) 液壓設(shè)計手冊 （液壓氣動用 O 型橡膠密封圈尺寸系列 GB/），采用 O 型橡膠密封圈尺寸為 d1=,橫截面直徑 d2= 21 632cp dd d mm? ? ? p系統(tǒng)工作壓力 (Pa)。 然而，太多的不足希望老師不吝指正。為了避免突然中斷，并將由此而產(chǎn)生的整個系統(tǒng)停止時間減到最小，以便滿足日益增長的成本，效率，軌道車輛的可靠性和安全性以及地鐵服務(wù)的需求，一種以狀態(tài)為基礎(chǔ)的（而不是以日歷為基礎(chǔ)的）上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 45 軌道車輛維護系統(tǒng)是相當(dāng)理想的。其實，在車輛動力學(xué)系統(tǒng)中通 過對關(guān)鍵物理參數(shù)的監(jiān)控或估算，象故障或者老化表現(xiàn)這類動向的偵測是能夠?qū)崿F(xiàn)的。他們間靠一系列不同的懸掛單元和強制力連接，整體上展現(xiàn)出非線形特征。 動力學(xué)建模 這個方程描述 的是關(guān)于軌道車輛動力學(xué)運作的設(shè)計，它是把牛頓運動學(xué)應(yīng)用到獨立車體和輪對后發(fā)展而來，圖 1 中寫出了一半在直線軌道運行上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 47 的車輛，其車體能夠推導(dǎo)出的所有運動方程。其結(jié)果在表 1 中列出。因此，我們的集中注意力于車輪形狀和阻尼器，我們特別感興趣的是估算阻尼系數(shù) Csy(2 級橫向阻尼器 )， Csay(2 級抗搖擺阻尼器 )以及車輛動力學(xué)模型（ 2）輪對上的等量圓錐度。然而我們早期的研究發(fā)現(xiàn)，以卡爾曼過濾器為基礎(chǔ)的和近代非卡爾曼過濾為基礎(chǔ)的近似都是考慮不充分的。隨著量度的可能，粒子過濾器將繁殖更新這些粒子，從而隨著粒子數(shù)量的增加，他們將對所需概率密度函數(shù)提高有效良好的近似。 許多學(xué)者都在研究在普通非線性非高斯?fàn)顟B(tài)空間模型中，利用粒子過濾器對狀態(tài)和參數(shù)進行同時估算的作用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設(shè)計 49 粒子過濾起（也叫蒙特卡羅連續(xù)過濾器）是為實現(xiàn)普通非線形非高斯?fàn)顟B(tài)估算的一種仿真方法。 就象最后一部分所講，軌道車輛的動力學(xué)行為非常復(fù)雜，在獨立的車體和輪對間，在不同自由度上都存 在強烈的交叉耦合。這些信息將會對實驗中傳感器的選擇，真實實驗測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理十分有用。 Yt1 和 Yt2 分別是動車和拖車車輪的橫向軌道位移輸入（軌道不規(guī)則），它代表軌道內(nèi)部準(zhǔn)線上的偏離。輪軌之間的滾動接觸產(chǎn)生蠕滑力，相當(dāng)復(fù)雜，而且要依賴 “ 蠕滑 ” 概念，蠕滑現(xiàn)象是由接觸點上材料的彈性變形引起的。本文的其余部分是如下組織的。然而本文的中心將集中在軌道車輛動力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)堅控上。一種將軌道車輛動力學(xué)模式簡單化看待的規(guī)劃派生出現(xiàn)，嶄新發(fā)展起來的建立 RaoBlackwellized粒子過濾的方法被用于參數(shù)判斷。 dcp密封環(huán)的平均值徑 (mm)。 電液比例控制的主要缺點是成本較高，技術(shù)較復(fù)雜。在高精度、快速響應(yīng)等高技術(shù)領(lǐng)域傳統(tǒng)上是伺服閥市場。按被控量是否被檢測和反饋來分類，可分為開環(huán)比例控制系統(tǒng)和閉環(huán)比例控制系統(tǒng)。檢測元件有位移傳感器、測速發(fā)電機等。 4) 比例閥 比例閥內(nèi)部又可分為兩大部分，即電 — 機械轉(zhuǎn)換器及液壓放大元件，還可能帶有閥內(nèi)的檢測反饋元件。 2) 比較元件 它的功用是把給定輸入與反饋信號進行比較，得出偏差信號作為電控器的輸入。圖中虛線所示為可能實現(xiàn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，包含外了外反饋回路控制系