3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】

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坐火車旅行時(shí)，行車時(shí)間取決于行駛距離、剎車/加速性能以及在中途站停車時(shí)間等方面。這一次是離開(kāi)或進(jìn)入火車乘客人數(shù)，門的幾何形狀，開(kāi)啟和關(guān)閉門的動(dòng)作決定。列車停車時(shí)間的長(zhǎng)度從約60秒至180秒。門打開(kāi)或關(guān)閉所需的時(shí)間大約是6秒。這意味著，開(kāi)關(guān)門所需的時(shí)間可高達(dá)20％的總停車時(shí)間。任何減少開(kāi)關(guān)門時(shí)間的措施，將更好的直接減少停機(jī)時(shí)間和達(dá)到更好的性能。 在開(kāi)啟和關(guān)閉門的運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，門被推離中心位置，這導(dǎo)致系統(tǒng)中產(chǎn)生一個(gè)預(yù)緊力。橡膠停止時(shí)的位置和狀態(tài)確定了門系統(tǒng)中開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)的位置上產(chǎn)生的預(yù)緊量，為了以防這些停止塊在磨損、沉陷或維護(hù)過(guò)程中被修改而退化，這可能導(dǎo)致運(yùn)行失敗。門不能關(guān)閉，鎖定或不留在打開(kāi)位置。這些故障導(dǎo)致列車延誤和門的故障卻從運(yùn)行中排除。關(guān)閉列車門時(shí)一個(gè)故障的影響可能是積極的，當(dāng)檢測(cè)到門板之間有什么東西時(shí)。門運(yùn)動(dòng)速度變化表明了可能有物體在門板之間，這導(dǎo)致列車門自動(dòng)打開(kāi)了。然而擋在門板中間的物體的特點(diǎn)決定了門的響應(yīng)而且并不一定會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致門板的反向運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，關(guān)閉動(dòng)作可能不會(huì)停止，這會(huì)使乘客受傷或處在危險(xiǎn)的狀況。減少門的關(guān)閉時(shí)間將因此還需要審查障礙抑制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種安全系統(tǒng)需要對(duì)物體的形狀大小超過(guò)65-70mm。較小的對(duì)象將不會(huì)被檢測(cè)到，門也將不會(huì)打開(kāi)。 本次調(diào)查的目的 因?yàn)镹S客運(yùn)是我們最重要的客戶，我們正在積極尋找有利于我們的客戶的任何可能性，并進(jìn)行改善。專業(yè)車輛由于NedTrain咨詢，我們必須看清楚在各次列車系統(tǒng)存在的可能性和限制。隨著技術(shù)持續(xù)不斷的發(fā)展，在多體軟件程序的幫助下將表現(xiàn)出提高了系統(tǒng)的功能。由于門系統(tǒng)復(fù)雜的三維機(jī)制和需要工程領(lǐng)域內(nèi)的廣泛互動(dòng)（機(jī)械、電氣和氣動(dòng)），以前的分析方法被證明是限制在一定的復(fù)雜程度內(nèi)的。但多體模型會(huì)讓我們更直觀的觀察在列車門的運(yùn)動(dòng)中發(fā)生的各種現(xiàn)象。定義以下參數(shù)： ●通過(guò)不同的幾何性質(zhì)的分析觀察列車門的開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作 ●安全失效分析 ●障礙抑制設(shè)備控制器的改進(jìn) ●檢修優(yōu)化 ●探討改進(jìn)控制器的可行性和效益 ●列車運(yùn)行和風(fēng)力與門運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 ●乘客誘導(dǎo)力量與門運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 為了確定模擬的附加值，SM90列車門系統(tǒng)的ADAMS模型已開(kāi)發(fā)。本報(bào)告將重點(diǎn)放在模型開(kāi)發(fā)的第一步，并顯示上述目標(biāo)的可行性。這樣的結(jié)果將用來(lái)說(shuō)服NS的乘客相信對(duì)列車門系統(tǒng)的這些改進(jìn)是有益處的。系統(tǒng)描述圖1所示為SM90門系統(tǒng)的基本工作原則 圖1 SM90門系統(tǒng) 圖2 扭矩氣缸 按下“打開(kāi)或關(guān)閉”按鈕，激活一個(gè)微處理器并提供充分的壓力在扭矩缸的驅(qū)動(dòng)艙上。為了提高門的開(kāi)閉速度，此缸的排氣艙通過(guò)脈沖寬度調(diào)制的減壓閥與大氣相連。微處理器通過(guò)改變流出量實(shí)現(xiàn)減壓。瞬時(shí)流量控制是在門的角速度和非線性控制器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。微處理器可以通過(guò)一個(gè)增壓閥提高排氣艙的壓力從而來(lái)降低門的速度。裝置這個(gè)增壓閥的作用是為了以防萬(wàn)一門的角速度過(guò)高從而超過(guò)某一閥值。這是一個(gè)普遍的規(guī)則，通過(guò)控制排氣艙從而使粘滑現(xiàn)象降到最低。壓力差導(dǎo)致扭矩缸活塞的位移,此位移結(jié)果作用在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓柱體上（通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)）。一處桿聯(lián)動(dòng)將這旋轉(zhuǎn)作用在兩個(gè)門扇機(jī)制中。通過(guò)這樣的方法此位置與門位置之間建立了獨(dú)特的位置鏈接（通過(guò)非線性機(jī)械傳動(dòng)方式）。扭矩氣缸的角位移通過(guò)位移傳感器測(cè)量。基于角度信息的微處理器控制扭矩缸的實(shí)時(shí)位置從而確定門的位置。圖3所示為該模型的圖形表示。 圖3 ADAMS上門系統(tǒng)模型 仿真模型是能夠重現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉門的動(dòng)作。它由機(jī)械門系統(tǒng)（門板、桿、密封件、停止塊），氣動(dòng)元件（活塞、高壓艙、氣動(dòng)閥）和電子元件（測(cè)量和控制部件）組成。所有的系統(tǒng)已在ADAMS/View環(huán)境下建模。氣動(dòng)系統(tǒng)的Saint Venant方程組已用于高壓艙氣體介質(zhì)的狀態(tài)描述。該模型已被測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證，圖4顯示了在關(guān)門操作中的系統(tǒng)響應(yīng)。 圖4關(guān)門操作過(guò)程中的狀態(tài)響應(yīng) 圖5關(guān)門過(guò)程中的計(jì)算響應(yīng) 在開(kāi)門過(guò)程中開(kāi)啟腔壓力從1bar到10bar迅速增加，而關(guān)閉腔的壓力下降并由控制器控制以保持門所需的運(yùn)動(dòng)。由于活塞運(yùn)動(dòng)，開(kāi)啟腔的壓力改變了一點(diǎn)導(dǎo)致體積增加。在開(kāi)啟門期間這種現(xiàn)象是清晰可見(jiàn)的，因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)通過(guò)越過(guò)中心位置導(dǎo)致了一個(gè)很高的開(kāi)啟速度。在t=5時(shí)門已經(jīng)關(guān)閉而開(kāi)啟運(yùn)動(dòng)開(kāi)始。測(cè)量結(jié)果和計(jì)算響應(yīng)呈現(xiàn)良好的對(duì)應(yīng)。當(dāng)在中心位置是壓力暫時(shí)增加，這在測(cè)量圖中比計(jì)算響應(yīng)圖中顯示的更加明顯。這是由于現(xiàn)有的旁通閥，通過(guò)與關(guān)閉腔的連接限制了壓力的快速下降。此閥并未在計(jì)算機(jī)中建立模型。 門沉降 在火車的運(yùn)行中，門中停止塊的位置會(huì)因?yàn)槟p、橡膠或鋼構(gòu)件的塑性變形或維護(hù)操作而改變。據(jù)了解，在實(shí)際過(guò)程中，這些停止塊的錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致門不能關(guān)閉或者門在閉合位置的預(yù)緊力不足。同樣，門板的制導(dǎo)機(jī)制也被證明會(huì)因?yàn)檫@種現(xiàn)象而導(dǎo)致強(qiáng)度失效。要研究這種現(xiàn)象，停止塊的位置精度已被更改為1mm。圖6和圖7所示為開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作時(shí)凸起停止塊的壓力和推力（只顯示開(kāi)啟動(dòng)作） 圖6不同的凸起停止塊位置：壓力計(jì)算響應(yīng) 圖7不同的凸起停止塊位置：推力計(jì)算響應(yīng) 很明顯，壓力顯示表明只在開(kāi)啟或關(guān)閉動(dòng)作結(jié)束時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)情況有偏差。推力作用在凸起停止塊上，因此門的制導(dǎo)機(jī)制增加約190％。這表明凸起停止塊位置的微小偏差也會(huì)造成嚴(yán)重的影響。由于火車的運(yùn)行導(dǎo)致的門移動(dòng) 出于安全原因，顯而易見(jiàn)的是列車門在列車運(yùn)行的時(shí)候應(yīng)是關(guān)閉的。在外力作用在門上時(shí)，門不應(yīng)該出現(xiàn)明顯的位移。例如，當(dāng)火車通過(guò)隧道或乘客靠在門上時(shí)。當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步推到鎖定位置。例： ●車速160km/h：運(yùn)行的火車在一米的距離上運(yùn)行速度為200km/h ●倚靠乘客：800N，400N每扇門因?yàn)檐囁佼a(chǎn)而添加到模型中的力如下圖所示 圖8作用在門板上的力與門位移的關(guān)系 最大側(cè)向位移約為1mm。制導(dǎo)機(jī)制的最大位移約為1000納米。結(jié)果表明，門應(yīng)該被進(jìn)一步推到鎖定位置。 總結(jié) 機(jī)械、氣動(dòng)、電子系統(tǒng)都集成在一個(gè)模型中的SM90門系統(tǒng)多體模型已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。雖然模型需要依據(jù)真實(shí)情況進(jìn)行改善，但仿真結(jié)果還是具有前瞻性的。進(jìn)一步改進(jìn)模型必須綜合包括氣動(dòng)室中的橡膠密封件的摩擦和減壓閥速度的實(shí)施。 它已被證明，目前的模式是有能力處理各種現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題與現(xiàn)有的門系統(tǒng)的運(yùn)作。該模型的初步結(jié)果將可用于顯示多體仿真的好處，為今后改進(jìn)SM90列車門系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。