单轨机车换轮平台液压控制系统设计.pdf

2 0 1 3年 5月 第4 1 卷 第 1 0期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS Ma v 2 0 1 3 Vo 1 ． 41 No ．1 0 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 0 ． 0 3 0 单轨机车换轮平台液压控制 系统设计 杨永刚 ，孙隽 1 ．重庆科技学院机械与动力工程学院 ，重庆 4 0 1 3 3 1 ；2 ．重庆交通大学教育技 术中心 ，重庆 4 0 0 0 7 4 摘要主要介绍了单轨机车换轮平台液压系统的设计 ，通过对沉降梁升降机构三级缸的同步回路以及回转台回转机构 的数字缸电液伺服控制系统的优化设计，提高了在换轮升降过程中的稳定性及沉降梁的回转精度。 关键词 换轮平台；同步回路 ；电液伺服控制系统 中图分类号T P 2 7 1 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 00 9 0 3 De s i g n o f Hy dr a u l i c Co nt r o l S y s t e m f o r Cha ng e - whe e l Pl a t f o r m i n M o n o r a i l Tr a i n YANG Yo n g g a n g ．S UN J u n 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d D y n a m i c E n g i n e e r i n g ， C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Ch o n g q i n g 401 3 31，Ch i na； 2 ．E d u c a t i o n T e c h n o l o gy C e n t e r ， C h o n g q i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 7 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e d e s i g n o f h y d r a u l i c s y s t e m t o t h e c h a n g e - w h e e l p l a t f o r m o f mo n o r a i l t r a i n w a s i n t r o d u c e d ma i n l y ．T h r o u g h o p t i ma l l y d e s i gn e d t h e t h r e e s t a g e h y d r a u l i c c y l i n d e r s y n c h r o n i z i n g c i r c u i t t o t h e me c h a n i s m o f l i f t i n g p l a tf o rm a n d t h e e l e c t r o h y d r an l i c s e r v o c o n t r o l s y s t e m t o d i g i t al c y l i n d e r o f the rot a t i n g p l a tf o rm me c h a n i s m， the s t a b i l i t y o f t h e l i f t i n g p l a tf o rm a n d p r e c i s i o n o f t h e r o t a t i n g me c h a n i s m d u r i n g t h e p r o c e s s o f c h a n g e wh e e l a r e i mp rov e d ． Ke y wor ds Ch an g e wh e e l pl a tfo rm ；S yn c h r o n i z i ng c i r c u i t El e c t r o hy dr a ul i c s e r v o c o n t r o l s y s t e m 换轮平台是单轨机 车维修基地 的一种专用液压设 备，其主要功能是用于拆装机车轮胎架 ，以实现更换 或者维修机车轮 胎。该 装置 主要 由沉 降梁升 降机构 、 沉降梁升降平台定位插销机构、回转台回转机构以及 液压 系统和 P L C控制系统等几大部分组成 。 1 换轮平台结构及工作过程 ． 换 轮平台结构如 图 1 所示 。 l 一机车车厢2 ～沉降粱3 一升降平台插销定位缸 4 个 4 一回转台推 动缸 和升降平 台水平安装 升降平 台 6 _升降平台升降多级缸 2 个 7 一升降平台限位块8 一沉降梁回转机构9 一控制柜1 O 一光 电感应开关 l 1 一 液 压泵 站 图 1 换轮平 台结构图 换 轮平 台的工作过程如下 启动液压 工作站 ，电 气系统确定沉降梁位置，发出机车进入信号，机车进 入沉降梁位置，拔平台定位销 缸 ，沉降梁升高 2 0 m m 目的是卸下轮胎架 ，沉降梁下降到位 ，升降 平 台定位 销 缸 插入 ，回转 台在 回转 缸驱 动下 旋 转 4 5 。 回转 到位 ，推 轮胎架进 人检修 台 ，进 行更 换 轮胎或充气 。 充 气完毕后 ，以上步骤可逆 ，直 至装 上轮胎架 ，整个一次作业算完成 。 系统主要设计参数 1 沉 降梁平 台升 降机 构。平 台质量 及机 车 车 厢质量约有 1 5 t ，升 降行程 2 9 0 0 m m，平台下降到位 时 间约 2 ． 5 m i n ，上升到位约 5 m i n 。 2 沉降梁平台插销定位机构。插销缸推拉负 载约 3 0 k N，伸缩行程 2 0 0／ n l n ，伸缩 时间各 为 3 ． 5 S 。 3 沉 降梁 回转 台机 构。 回转 机 构推 动缸 负 载 约 1 2 0 k N，行程 8 5 0 m i l l ，回转时问 2 0 S 左右 回转 角 0～-4 - 4 5 。 。 系统液压原 理图如 图 2所示 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 31 6 作者简介杨永刚 1 9 7 6 一 ，男，硕士 ，讲师，主要研究方向为机电液系统控制。E ma i l Y Y 8 6 1 6 3 ． c o rn。 第 1 O期 杨永刚 等 单轨机车换轮平台液压控制系统设计 9 1 图 2 换轮平 台液压 系统原理 图 2 液压系统设计 2 ． 1 升降机构液压 系统设计 由于升降平 台负载 和位移都 比较大 ，所 以要求平 台在升降过程中速度换接必须平稳 ，定位准确 ，因此 选 择采用 液压驱动方式来 实现 。该 回路采用两个三级 液压缸来实现沉降梁的升降，三级缸的同步及调速采 用电液 比例调速阀组来 实现。 该系统的三级缸承受的负载大 ，垂直安装 ，所 以 采用单作用缸 ，下行靠 自重来 完成 ，由于行 程大 ，只 能是 自行设计 ，由专 门液压元件生产企业制造 。在选 择同步方式时，考虑了几种 同步方式，经综合比较 ， 最后确定 了采用 电液 比例 调速 阀组 1 6 ，1 7 。该 比例 阀性能虽然比不上伺服阀，但其 同步精度达到了0 ． 5 m m，完全满 足设 计 要 求 ，同时 ，与伺 服 阀相 比较 ， 其费用低 ，系统对环境适应能力强 。该 电液 比例调速 阀组 1 6 使用 了一个普通 调速 阀 ，1 7使用 了一 个 比例 调速阀 ，它们 装在由 8个单 向阀组成 的桥式 回路 中 ， 分别控 制缸 B l 和 缸 B 2的动作 。当缸 B 1和 B 2的活 塞 出现位置误 差时候 ，检测装置就会发 出信号 ，调节 比例调速阀的开口，使缸 B 2活塞跟上缸 B l的活塞 运动而保证 了两缸 的同步 。 系 统 中 1 8 ，1 9是 两 个 限 速 切 断安 全 阀 ，这 两 个阀在沉降梁升降过程中起安全保护作用，系统负 载有 1 5 0 k N，加之在 换速时 的惯性 负载 ，在 瞬时油 管 内压力 可能剧 增 ，导 致 管道 破裂 ，平 台下 坠 ，造 成 安全事 故 。限速 切 断 阀 由阻 尼 器 和切 断 阀组 成 ， 阻尼器可 以检测管 内流量 的剧增 ，并将 流量 信 号转 l 一 油箱 2 一 滤油 器 3 一 液压 泵 4 、2 4 一 减压 阀 s _ _ 调 速 阀 6 一三 位 四通 电磁 换 向阀 7 、8 、9 一 分流 集 流 阀 l 0 、l 1 、l 2 、1 卜 升 降平 台插 销定 位缸 l 4 一 二位 三通 电磁 阀 l 5 一 二位 二通 电磁 阀 l 6 、1 7 一 电液 比例 调速 阀组 l 8 、l 9 _ - 限速 切 断安全 阀 2 0 、2 l 一 沉降 平 台升 降多 级缸 2 3 一 电磁溢 流 阀 2 5 一 三 位 四通 电液 伺服 阀 2 6 _ _ 回 转 台推动 缸 2 7 -- 位 置传 感器 2 8 -- 控 制器 换为压差信号 ，切断阀则可 以通过这个压差克服弹 簧力 ，推动 阀芯运动 ， 自动切 断油 路 ，对 系 统起 到 安全保 护作用 。 2 ． 2回转 台液压 系统 设计 当沉降梁下降到下极限位时 ，回转台在推动缸作 用下可 以转动 4 5 。 ，以便把轮胎架推移到检 修台 正负各对 应 一条检 修 台 。 由于 负载较 大 ，故 采用 液压系统驱 动 ，旋 转 4 5 。 属 啦线动作 ，且 要求 旋转 精度高，故回转台旋转用数字缸来实现。回转油缸采 用 内置传感器的双作用数字油缸 ，与电气系统的接 近 开关相结合，以实现沉降梁的 4 5 。 和 0 。 3个工作位 置 的精确定位 。 回转 台液 压 系统 及 控 制 原 理 方 块 图 如 图 3所 示 。 回转 电液 伺 服 a 电 液 伺 服 阀 控 缸 回 路 原 理 图 位置 检 测传 感器 卜 _ b 原 理方 块 图 图 3 回转 台液压系统及 控制原理方块图 图中输 入 的位 置指令 由电压 给 出 ，输 出位置 由位置 传感器检 测转换 为反馈 电压 ，比较 器用 来 9 2 机床与液压 第 4 1卷 测量 输入 位置 的指 令 电压 U 与 回转 台输 出位 置 之 间反馈 电压 的位置偏差 电压 。 ， U 。 U i U 。 当 U 0时 ，伺 服放 大器输 出电流 为零 ，电液 伺服 阀处 于零位 ，没 有 流量 流 出 ，回转 台不 动 ，停 止 在 0 。 工作位 。当指令 电压 U i 发 生变 化 ，而 U 未 来 的 及发生变化之前 ，u ≠0，此 时，u 经伺服放大器 放大后变为电流信号去控制电液伺服 阀，电液伺服 阀输 出压 力油到 液压 缸 ，推 动 回转 台 回转 。随 着 回 转 台的 回转 ， 一 ，当 U i U 时 U 0 ，电 液伺 服阀恢复零位 ，液压缸停 止运动 ，回转 缸 回转到 位 。 2 ． 3沉降梁平台定位液压 系统设计 考虑到 当沉降梁 在两 极 限位 置时 ， 由于平 台负 载很 大 ，在下极 限位 置设 计 了平 台限位 块 见 图 1 中零 件 7 ，同 时 系统 设 计 了用 液 压 缸 A 1 ，A 2 ， A 3 ，A 4 驱动 的4个 平 台定位 插销来实 现定位 。这 4个双作 用液压 缸 也采 用 了 同步 回路来 实 现插 销 和 拔销 的 同步 。 由于 系 统 对 插 拔 销 同步 要 求 精 度 一 般 ，所以采用了较为常见的性价 比高、操作方便 的 分流集流阀 图2中元件 7 ，8 ，9 来实现。其原 理不再叙 述 。 以上各 缸除数字 缸外 ，其余 各 缸极 限位 置 均采 用 光 电 开关 来 检 测 。 控 制 系 统 选 用 了 L G公 司 的 M a s t e r K 2 0 0 S的 P L C来实现，具体设计略。 3结束语 该机车换轮 平 台 P L C控 液压 系 统 ，是 借 鉴 日本 单轨列车 同类设备的功能基础上 自主开发 的。采用 了 电液伺 服阀 、比例 阀以及 限速切断 阀，使设 备操 作方 便，安全可靠性大大提高，已在轻轨维修基地投入使 用 。 参考文献 【 1 】路甬翔． 液压气动技术手册[ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】刘延俊． 液压回路与系统[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 9 ． 【 3 】丁又青． 液压传动与控制[ M] ． 重庆 重庆大学出版社， 20 0 8． 【 4 】张利平． 现代液压技术应用[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 9 ． 【 5 】王守城． 双吊点液压启 闭机系统的设计 [ J ] ． 机床与液 压 ， 2 0 1 0 ， 3 8 4 5 2 5 3 ． 【 6 】张存柱． 支架试验台四缸同步控制系统 的设计[ J ] ． 机 床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 1 3 5 3 6 ． 【 7 】肖体兵， 吴百海． 高精度电液比例阀控缸伺服系统控制 器设计[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 5 1 1 5 3 5 5 ． 【 8 】姜浩， 刘衍聪 ， 张彦廷， 等． 浮式钻井平台升沉模拟系统 设计[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 1 8 58 6 ． 我国材料检测仪器发展面临诸多挑战 材料检测仪器在国民经济中发挥着重要的作用，可以促进科技创新 、工业进步，支撑材料检测服务业发展 。 当前全球检测仪器行业的发展趋势和特点是 并购扩张，行业布局发生重大变化，主要表现在欧美仪器企业在裁员的同 时，积极进军以以巴西 、俄罗斯、印度和中国为代表的新兴市场；布局发展诊断业务市场，目前全球仪器公司 T O P 1 0中有 5 家都涉及诊断业务 ；重视高端产品设计。 眨 数据显示 我国的大型高端仪器设备几乎全部依赖进口，每年进口 测试仪器总额接近我国测试仪器产业总产值的5 0 ％。 目前我国4类典型检测仪器均呈现中高端设备性能技术指标落后于国外产品，高端仪器 、关键技术和部件严重依赖进 口，低 端仪器 占比大、价值低、同质产品多的特点。 T ／ 1 我 国是发展中国家中物理测试仪器装备行业最大、最齐全、综合实力最强的国家 ，连续 4年实现 2 0 ％左右的年增长 率，经历了单纯引进技术一合资一控股一独资一兼并 的发展过程，总体有一定的发展 ，但与发达国家有 1 0～1 5 年的差距。 2 国产化学分析仪器在技术水平、自动化 、智能化及成套性等方面与国际同类产品存在一定差距 ，进 V I 量多年居高不 砭下， 中、高档产品占4 0 ％以上。 预计未来五年， 石油、 化工、 冶金、电力等主要用户部门的需求量巨大。 ／ 各类无损检测仪器装备的研制能力均有不足 ，高端技术未取得突破，相关产品属于空 白，中、低端技术产品在稳定 i3 性 、精度 、信噪比等方面与国外同类产品存在明显差距。 T ／ 4 近几年 ，国内对各类试验机存在着大量需求 ，这使得国内试验机制造企业的数量持续增多。2 0 1 0年，已经有 1 0 0家 行业规模以上的企业市场销售额超过5 9 亿元 ，出口额接近 1 亿美元。但多数企业规模偏小 ，关键部件依靠进 口，低价竞争情 况 严重 。 ． 眨 此外，目 前材料检测仪器行业还表现出重复建设严重、 市场恶性竞争加剧、科研成果产品转化率低，缺乏优秀人才、 专 业人员配套不够，质量和工艺设计较差、产业配套能力差等特点。 针对以上问题 ，对于高端检测装备，希望国家科技部门进行专项投资，组织技术攻关 ；对于中端检测装备 ，国家相关部 门可以设立专项经费，组织进行技术和可靠性提升；对于低端检测装备，希望国家相关部门牵头制定激励政策引导和帮助企 业进行结构调整，促进企业转型。 来源机 电商情网 亡 碡 世 窜 窜 畦 窜 碡 畦 碡 碡 也 窜 夸 耷 碡 也 碡 亡 碡 亡 碡 辞 也 耷 碡 畦 碡 夸 碡 碡 也 耷 碡 辞 哇 耷 碡 辞 碡 窜 窜 亡 耷 碡 辞 辞 辞 辞 套 辞