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轨道车辆动力轮对加载试验台的设计研究

作　者: 王晶晶
导　师: 胡军科
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轨道车辆动力轮对加载径向力加载功率封闭
分类号: U270.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铁路是我国运输事业中极为重要的环节,轮对的性能和质量对轨道车辆能否安全行驶及正常使用寿命起到决定性作用,因此轮对装车前必须对其进行各方面的性能测试。目前我国用于轨道工程车辆、大型养路机械中的各类走行的轮对实验台中,轮对的加载测试主要为径向力加载和扭矩加载两方面,有的试验台甚至采用空载磨合。扭矩加载时的能量处理方式以功率耗散和能量消耗为主,但伴随着能源紧张趋势日渐严重,这种处理方式已经无法满足新形势下的需求,这使得开发一种高效节能和可长时间进行寿命等性能实验的新的实验台成为急需。本文针对轮对加载磨合实验台的现存问题,以其驱动系统的扭矩加载方式和加载系统的能量处理方式为研究对象进行分析讨论,主要工作如下：1.综述以往轮对加载磨合试验台的实验设备及特点,分析当前轮对试验台采用的实验方式,依据各装置的特点和实验方式,指出其存在的不足,并提出解决方案。2.根据轨道车辆对轮对性能的要求,进行试验台的液压系统控制方法研究。轮对加载系统主要分两部分：驱动系统和径向加载系统,驱动系统主要用于驱动轮对旋转和扭矩加载,径向加载系统适用于对轮对的轴承施加径向力。采用功率封闭系统作为驱动系统方案,可实现工作过程中对能量的回收利用；采用比例减压阀作为加载系统的压力控制方式,可确保被试件的安全。此系统简单可靠,可对轴承转速实现无极调节。3.构建液压驱动轮对总成实验台的液压系统主要回路和元件的数学模型。深入研究试验台的工作方式,分析各回路和主要元器件的工作原理及内部构造,以此为基础建立系统的数学模型并进行分析,为进一步研究和改造系统奠定基础。4.利用AMESim仿真软件分别建立驱动系统和加载系统的仿真模型,对比例减压阀进行了HCD建模。根据系统设计,确定各仿真参数后代入模型,对系统的响应特性、驱动特性及加载特性动态分析。5.建立轮对加载磨合实验台,进一步通过实验验证了所设计的轮对总成试验台的液压系统具有良好的加载特性,能满足各种工况的试验要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 轮对试验台的研究背景及现状  9-14
    1.2.1 轮对试验台研究背景  9
    1.2.2 轮对试验台研究现状  9-14
  1.3 传统轮对试验台的不足及试验的局限性  14
  1.4 课题的选题意义及主要工作内容  14-16
    1.4.1 选题意义  14-15
    1.4.2 主要工作内容  15-16
第二章驱动系统的扭矩加载研究与液压系统分析  16-33
  2.1 液压驱动轮对总成试验台概述  16
  2.2 轮对加载时的能量处理方式  16-26
    2.2.1 功率消耗方式  16-20
    2.2.2 功率回收  20-26
  2.3 轮对总成试验台液压传动方案  26
  2.4 轮对总成试验台液压加载系统方案  26-31
    2.4.1 加载系统压力调节方式  26-29
    2.4.2 能量损失分析  29-31
  2.5 加载回路设计  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章轮对总成试验台液压系统设计及数学模型分析  33-49
  3.1 轮对总成试验台液压系统设计  33-38
    3.1.2 液压传动系统设计及验算  33-36
    3.1.3 液压驱动轮对总成试验台系统原理  36-38
  3.2 轮对总成试验台轮轴加载系统数学模型的建立  38-48
    3.2.1 变量泵-定量马达系统的数学模型  38-42
    3.2.2 比例减压阀的数学模型  42-44
    3.2.3 阀控液压缸的数学模型  44-48
  3.3 本章小结  48-49
第四章液压驱动轮对总成试验台的仿真分析  49-62
  4.1 系统特性仿真方法  49
  4.2 AMESIM图形化仿真软件介绍  49-50
  4.3 液压驱动轮对总成试验台AMESIM仿真模型的建立  50-54
    4.3.1 建立加载系统AMESim图形化仿真模型  50-53
    4.3.2 建立驱动系统的AMESim仿真模型  53-54
  4.4 液压加载系统AMESIM仿真模型参数  54-56
    4.4.1 加载系统AMESim模型的参数设置  55-56
    4.4.2 驱动系统AMEsim模型的参数设置  56
  4.5 轮对总成试验台的仿真分析  56-61
    4.5.1 加载系统仿真分析与研究  56-59
    4.5.2 驱动系统仿真分析与研究  59-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章轮对总成试验台加载系统的实验研究  62-71
  5.1 实验目的与内容  62-63
    5.1.1 实验目的  62
    5.1.2 实验内容  62-63
  5.2 实验原理  63
  5.3 试验台搭建  63-65
  5.4 实验步骤和数据分析  65-69
    5.4.1 实验步骤  65-66
    5.4.2 试验结果及分析  66-69
  5.5 实验结论  69-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
攻读学位期间主要研究成果  79

轨道车辆动力轮对加载试验台的设计研究

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