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。

伺服作动器动态加载控制系统研究

针对伺服作动器动态加载测试需求,提出由直线电机驱动增力模块对伺服作动器进行动态加载,建立了加载系统的数学模型,并设计了加载系统多闭环与前馈的复合控制方案。其中,基于前馈控制减小系统相位滞后;针对加载过程中因伺服作动器系统位置闭环控制对加载系统产生的强位置干扰,基于结构不变原理进行前馈补偿以抑制多余力;针对加载系统位置环受到不确定的位置干扰问题,将模糊自适应PID用于加载系统力闭环控制,通过实时调节PID控制参数,降低位置干扰对加载系统造成的影响,提高系统的适应能力。仿真试验结果表明,加载系统具有良好的动态跟踪品质,在基于结构不变性原理的前馈补偿控制下大部分多余力得到了有效的抑制,而模糊PID相比传统PID控制,进一步抑制了多余力、减小了力跟踪误差。

地面颤振模拟试验中加载系统动态特性的影响研究

地面颤振模拟试验是指利用激振器模拟分布的气动力载荷,在地面获得飞行器结构颤振特性的一种半物理仿真试验技术。以全动舵面缩比模型为研究对象,通过对给定数目的传感器和激振器进行位置优化,获得降阶重构的时域非定常气动力模型;考虑激振器加载系统的动态特性,进行了地面颤振模拟数值仿真,并搭建地面颤振模拟试验系统,完成了半物理仿真试验;在试验中,采用H_∞鲁棒控制器解决了多个激振器与结构之间的动力学耦合问题。仿真结果表明,当不考虑激振器加载系统的动态特性时,预测得到的模型颤振边界偏保守;考虑激振器加载系统的动态特性后的时域数值仿真结果和半物理仿真试验得到的颤振边界吻合很好,证实了在地面颤振模拟试验中考虑加载系统动态特性的重要性。

力学加载大小对去势大鼠骨组织形态计量学影响的实验研究

观察不同强度的力学加载对去势大鼠骨组织形态计量学参数的影响。取35只9月龄雌性SD大鼠,随机分为5组,即假手术组,去势对照组,去势加载1N组、去势加载2N组、去势加载4N组。加载组大鼠加载4周后处死,取胫骨上端松质骨进行树脂包埋,不脱钙切片。观察骨组织形态计量学参数。结果表明:加载组大鼠的骨小梁面积百分率、骨小梁厚度、骨小梁数量明显高于去势对照组,骨小梁分离度明显低于去势对照组。动态参数显示,去势组大鼠的骨转换明显高于去势加载组和假手术组。随着载荷的增加,大鼠骨形态计量学的各个参数和骨的微观结构均有所改善。说明力学加载对去势大鼠骨组织微观结构有较大的改善,能够有效地减少骨量的丢失,减缓由于去势引起的骨质疏松的进程。

不同载荷环境对去势大鼠骨组织形态计量学的影响(英文)

背景:采用动态无损伤加载系统对去势大鼠骨组织形态计量学研究的文献报道较少。目的:观察不同强度力学加载对去势大鼠骨组织形态计量学参数的影响。设计、时间及地点:对比观察骨形态计量学指标,于2007-04/08在吉林大学生物医学工程研究室完成。材料:9月龄雌性SD大鼠35只,随机分为假手术组、去势对照组、去势加载1N组、去势加载2N组、去势加载4N组,每组7只。方法:将去势对照组和去势加载组大鼠双侧背部卵巢切除,假手术组背部切口除去少量脂肪后,闭合伤口。大鼠去势1周后,去势加载组采用自行研制的动态无损加载系统对大鼠胫骨两端开始加载,加载载荷分为1,2,4N,15min/d,加载4周。主要观察指标:胫骨近端骨组织形态计量学参数的变化。结果:去势加载组骨小梁面积、骨小梁数量、骨小梁厚度均高于去势对照组(P<0.05,P<0.01),去势加载4N组和去势加载2N组大鼠骨小梁面积、骨小梁厚度高于去势对照组(P<0.001);去势加载4N组骨小梁分离度较去势对照组下降(P<0.05),随着加载载荷的增加,骨小梁面积、骨小梁数量、骨小梁厚度有增加并接近假手术组的趋势,骨小梁分离度有下降趋势。假手术组单荧光标记表面、双荧光标记表面均低于去势对照组。随着加载载荷的增加,单荧光标记表面、双荧光标记表面、双标间距、骨矿化沉积率均有增加趋势;去势加载2N组和去势加载4N组骨矿化沉积率均明显高于去势对照组(P<0.05)。结论:在1～4N范围内,随着加载载荷的增加,去势大鼠各个骨形态计量学参数都有优化的趋势,骨组织微观结构有较大的改善,骨量丢失减少,骨质疏松进程减慢。

电液伺服系统的开发研究

西德申克电液伺服系统是一种较为先进的动态加载试验系统,但是,在用于建筑结构试验时,也有一些不足,满足不了结构试验对它的要求,如,采集数据的通道少,控制模式少,特别是不能实现结构或构件在载荷作用下,达到破坏的全过程控制试验。为了满足试验要求,挖掘引进设备潜力,我们对该系统进行了开发。一原系统简介申克电液伺服系统(简称“系统”)由数控、模控、泵源、执行机构和传感部分构成,并由模控、执行机构、泵源和传感部分构成模控闭环。模控闭环控制可以用图1(α)