Design and Experiment of Electronic-hydraulic Loading Test-bed Based on Tractor's Hydraulic Steering By-wire

An Electro-hydraulic loading system is designed based on a test-bed of tractor's hydraulic steering by-wire. To simulate the steering resistance driving tractor in many kinds of soils and roads,the loading force is controlled to make proportional and continuous variable by an electro-hydraulic proportional relief valve. A steering resistance loading test-bed is built to test three kinds of steering resistance including constant,step and sine style. Tire lateral resistance is also tested under different steering conditions. The result shows that the electro-hydraulic loading system has high stability and following performance. Besides,the system's steady state error is lower than 3. 1%,and it meets the test requirement of tractor's hydraulic steering by-wire.

基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制

针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制(SMC)为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器(ESO)的模糊滑模控制(FSMC)策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明:所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器(FSMC-ESO)对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。

小型载具驱动电机性能仿真与试验研究

根据小型电动载具永磁同步驱动电机的特点和测试要求进行台架机械结构和数据采集模块设计,并利用被测电机与矢量控制(FOC)变频器搭建了电机性能测试台。通过控制被测电机的运行负载进行效率特性等试验,测试外转子永磁同步驱动电机的基本特性,同时通过ANSYS Motor-CAD软件进行电机电磁性能有限元分析。对比分析结果表明,被测电机的效率为80%~95%,有限元仿真和测试所得的驱动电机特性曲线基本吻合,验证了仿真结果的准确性。

基于SRV的重载轴承润滑脂摩擦磨损性能模拟评定方法研究

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复摩擦磨损试验结果与FE-8轴承磨损台架试验结果间的相关性探讨,确定了方法最优试验参数,并在最优试验条件温度25℃,载荷1 kN,位移1 mm,往复速率50 Hz下完成了方法重复性考察.结果表明:SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复试验方法试验结果重复性良好、可靠性高,与FE8轴承台架结果对应性优于四球机磨斑直径法(SH/T 0204-1992)以及SRV球滚子-圆盘接触试验法(NB/SH/T0721),更适用于重载轴承用润滑脂在摩擦副表界面的抗磨减摩性能的分析评定.

高速动车组轴箱轴承可靠性试验台动态加载系统设计研究

[目的]台架试验是研究高速动车组轴箱轴承性能的主要技术手段,而准确模拟轴箱轴承的实际运行载荷工况是获取真实、可靠的轴箱轴承性能数据的必要前提。合理设计轴箱轴承试验台,以模拟轴箱轴承高速重载的运转工况;设计径向加载机构和轴向加载机构控制策略,以满足加载系统控制精度和响应速度的要求。[方法]设计了一套高速动车组轴箱轴承可靠性试验台电液伺服动态加载系统。介绍了该系统中轴向加载系统和径向加载系统的结构组成及工作原理,并提出了一种模糊PID(比例-积分-微分)控制算法。搭建轴箱轴承可靠性分析试验台,进行加载性能测试和轴箱轴承可靠性测试试验,用以验证动态加载系统的合理性。[结果及结论]所设计的电液伺服动态加载系统能够满足轴箱轴承可靠性试验的加载要求;轴向加载响应时间为0.276 s,轴向加载稳态误差为0.339 kN,径向加载稳态误差为1.742 kN,满足EN 12082:2017标准要求。

搭接-叠片式箔片气体动压轴承转子动力学特性实验研究

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明,本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min,最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明,随着转子不平衡量的增加,转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前;随着转子转速的增加,转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大;在减小顶箔结构的圆心距后,转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明,不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动,次频振动幅值随转速升高而增大;并且在激起次频振动方面,不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。

某车型千斤顶固定座处车身钣金撕裂破坏问题与解决

分析某车型千斤顶固定座处车身钣金撕裂破坏问题,发现在千斤顶固定与限位不充分的情况下,系统振动导致钣金疲劳开裂。设计多种千斤顶固定方案,通过比较筛选确定改进方案。采集试验场载荷谱并进行加速处理,对最终改进方案进行随机振动疲劳分析,结果表明改进方案满足要求,台架试验验证改进方案的有效性。

用户关联汽车仪表板载荷谱正向开发方法研究

以用户关联技术为理论依据,调查访问汽车用户,找到仪表板在使用过程中存在的主要问题。通过分析仪表板总成工作时的载荷特点及影响因素,以广汽某轿车的汽车试验场实测载荷谱为基础,根据累积疲劳损伤理论和载荷外推理论对载荷谱样本数据中的载荷信息进行编辑处理,生成试验加速谱。按照损伤等效原理,对载荷信号进行转化使之可用于实际台架试验加载。最后,通过建立仪表板台架试验,输入加速载荷谱。试验中出现了与用户关联市场调研中一致的失效模式,复现并验证了仪表板目前存在的主要市场问题,从而建立了台架试验载荷谱与实际载荷之间的关联,进一步验证了该加速谱的合理性和有效性。

汽车B柱疲劳寿命研究

通过仿真分析与台架试验相结合,采用载荷谱重构手段得到汽车B柱的道路载荷谱。设计了台架疲劳试验,对试验后的汽车B柱进行了探伤分析,确定了汽车B柱的服役寿命。对比了不同循环周次下汽车B柱的疲劳寿命和材料疲劳极限,分析研究了材料疲劳极限和汽车B柱疲劳寿命的相关性。结果表明,汽车在经过300000 km的行驶后B柱未出现疲劳断裂现象,其寿命与材料疲劳极限呈正相关,且相关性最大值均出现在材料106循环周次处,为汽车B柱的选材提供参考。

应急柴油发电机凸轮轴型式试验台架设计与测控

应急柴油发电机组是核电站事故工况下最后的电源保障,结构复杂的凸轮轴是其重要的结构功能部件。为保证自行设计和制造的大型凸轮轴能完全替代国外进口产品,探索核电应急柴油发电机凸轮轴的设计标准及性能试验方法,根据应急柴油发电机凸轮轴加载试验要求设计凸轮轴型式试验台架。采用独有检测手段和结构设计,实现静态压力控制,同时运用高精度传感器实现动态加载监控。通过半尺寸凸轮轴模拟件在台架的验证及评价,证明了该台架的测控功能,从而实现大型凸轮轴在重载、高转速及复杂工况下的变载试验、寿命试验、强度试验及故障诊断。该台架系统可提供模拟工况下大型凸轮轴的性能评估。

路噪结构载荷模拟方法研究

工况传递路径分析(Operational Transfer Path Analysis,OTPA)方法用于道路噪声分析的效率较高,但在相关的激励源同时作用于系统或传递路径之间存在强耦合时,传递率矩阵的求解结果会出现严重偏差,无法保证其精度。针对激励源同时作用的问题,提出以一个试验台为依托,用激振器将路面噪声(简称:路噪)结构载荷可控地作用于车辆,实现从较少的工况数据中获得参考响应信号的列满秩矩阵,进而求解传递率矩阵。试验台经有限元仿真优化及试验验证后,用试验台及汽车底盘测功机分别作为激励源,在半消声实验室进行两组试验。试验结果表明两种激励方式相干函数在50~400 Hz频段内整体上接近1,同时在该频率范围内,两种激励方式获得的传递率曲线一致性较好,说明文中所提方法能够较好地模拟路噪结构载荷。

转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究

不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同,因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源,简化了冗余的转向节耐久规范;通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法,从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性;采用时域编辑法,生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱;基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱;从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发,以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体,搭建了转向节多轴虚拟台架;应用模态应力恢复法,讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响,结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致,台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性,说明了转向节虚拟台架的工程实用性;最后,通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型,为结构改进提供数据支撑。

液压马达飞轮可靠性试验台的研制

为了研究大型车辆设备在启动、制动时液压马达受到的冲击载荷对其可靠性的影响,在试验室中以飞轮惯性产生加速度来模拟车辆设备受到的冲击,设计一种飞轮可靠性试验台,提出不同转动惯量飞轮搭配为液压马达负载以满足各型号液压马达可靠性试验及冲击试验要求。采用AMESim搭建试验台液压回路并对被测马达进行冲击仿真试验以测试相关性能,将仿真与试验进行对比分析。结果发现两者试验结果基本吻合,验证了液压系统原理的正确性,证明试验台设计合理。

基于测功机加载的液压马达性能测试实验台设计

设计一种测功机控制负载的液压马达性能测试实验台,通过测功机接收工控机的控制信号改变发电机内部电流,达到控制马达负载的目的。选择某系列中最大压力为22.5 MPa的马达作为被测马达,在液压传动与控制技术基础上,完成了实验平台的液压系统回路设计,基于AMESim仿真软件分析设计方案的可行性。搭建液压马达实验平台,并进行可靠性测试实验。实验结果表明:测试结果和规律与厂家提供的参考数据一致,因此该液压系统符合实验设计要求,该实验台可以满足该系列马达在不同工况下的性能测试要求。

基于负载补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能测试方法

由于功率分流混合动力系统性能测试台架与实际车辆的动力学特性存在差异,导致测试台架难以精确模拟实车的行驶负载特性,使得功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确度不高。为此,本文提出一种基于负载动态补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能台架测试方法。首先,建立了考虑实际车辆道路负载、模拟发动机、功率分流混合动力专用变速器(dedicated hybrid transmission,DHT)和测试台架传动系统的台架系统动力学模型;其次,针对纯电动至功率分流混合动力模式切换过程,对比分析了动力源的动态响应和台架系统模型的加载特性;然后,设计了基于转速闭环跟踪的转速前馈校正补偿器以提高负载模拟转速控制的抗干扰能力,并结合转矩前馈校正补偿器降低加载转矩的动态误差。最后,离线仿真和硬件在环台架试验结果表明:基于台架系统模型开发的负载动态补偿算法可提高测试台架加载精度32.67%以上,保证了功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确性。

小模数塑料齿轮静态强度试验台研制与实验研究

为获取小模数塑料齿轮的静态强度,研发了小模数塑料齿轮静态强度试验台,可以精准测量出不同模数、转速、材料的塑料齿轮的静态强度。重点介绍了试验台的工作原理、构成和工装零部件的设计。试验台由机械系统、电控系统和测量软件组成,主要采用卧式结构,结构紧凑,占用空间小,工装夹具设计简单,便于测量。进行了静态强度的测试试验,测试了不同材料的静态强度。该试验台的研发,解决了小模数齿轮静态强度测试不准、测试装夹困难的问题。研究对塑料齿轮设计有一定的理论价值与实际应用价值。

内圈无挡边圆柱滚子轴承寿命试验轴向定位解决方法

本文通过对轴承试验工装的设计以及改进,彻底解决内圈无挡边圆柱滚子轴承轴向定位问题,保证了轴承台架寿命试验的顺利进行。

基于实测载荷谱的车架结构仿真优化方法及应用

为解决某型车辆在试验过程中出现的车架开裂问题,提出一种基于实测试验载荷谱与数值仿真分析相结合的车架结构优化方法,并在试验中得到应用验证。主要内容包括:建立集六分力传感器、加速度传感器、位移传感器、应变传感器为一体的多通道数据采集系统,获取实际行驶试验底盘载荷谱原始数据,利用零点漂移、去趋势项、去噪等信号处理技术得出载荷谱分析数据,采用定性与定量相结合的方法分析车架结构开裂的故障原因。建立车架有限元仿真模型,基于试验载荷谱分析数据,在不影响整体结构的基础上提出优化方案,计算比较优化前后的车架结构在典型受力工况下的力学特性,保证优化后受力满足要求。利用RPC迭代技术,基于实测载荷谱数据迭代计算得到响应驱动信号,应用于整车道路模拟试验台,开展台架试验,验证车架设计优化的有效性。最后对优化后的车架进行完整的可靠性行驶试验,结果表明:优化后的车架未发生故障且满足可靠性指标。该研究以解决实际问题为出发点,为整车高可靠性设计技术提供了有效、可行的方法。

电动缸试验过程梯形螺母咬死的解决方案

电动缸是把伺服电机与传动丝杠设计成为一体的模块产品,可以实现平移、旋转、压紧等运动。在产品出厂前需求完成行程范围测试、承载能力测试、传动精度测试及磨合试验等多个测试项目。实际在测试中经常出现活塞杆运行超出行程范围,造成梯形螺母与端盖或轴承衬套咬死的情况。该文通过分析电动缸的结构及工作原理,提出了防止梯形螺母咬死的解决方案,改进了行程限位相关结构,搭建了专用加载试验台,通过样机试验验证,方法可靠,满足电动缸功能性能试验要求。

钻/扭加载系统研究及优化设计

为了对钻孔作业设备寿命进行检验,设计了钻/扭加载试验系统,并对系统进行了液压分析以及结构优化。首先,根据作业设备的使用工况,针对最为重要的推力和扭矩进行了试验台模型和液压原理的设计。然后,采用随机信号控制电磁比例溢流阀来模拟使用过程中突变的推力和扭矩,对液压系统进行了性能分析以及热力学分析,验证了系统的可靠性,并通过增加风扇来保证系统的散热性能。最后,对系统试验台架进行了静力分析和疲劳分析,得出试验台架的应力最大处和变形最大处,根据分析结果,对试验台架进行了合理的优化。分析结果表明,系统能够很好的模拟钻孔作业设备工作时的工况,改进后的液压系统及试验台架均能符合设计需求。