自走式雙軌道果園運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)特性分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、在7YGD-35型自走式單軌運(yùn)輸機(jī)、7YGS-45型自走式雙軌運(yùn)輸機(jī)、7YGDQ-50型牽引式單軌運(yùn)輸機(jī)和7YGWQ-50型牽引式無(wú)軌運(yùn)輸機(jī)等四種機(jī)型中，自走式雙軌運(yùn)輸機(jī)的工作條件更復(fù)雜，對(duì)運(yùn)輸機(jī)本身的性能要求更高，因此在運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和平穩(wěn)性，驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)特性和磨損機(jī)理等方面的問(wèn)題深入開(kāi)展研究，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)的安全高效運(yùn)行，具有實(shí)際意義。為解決自走式雙軌運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題難以進(jìn)行測(cè)試和分析的問(wèn)題，構(gòu)建了試驗(yàn)

2、平臺(tái)，可用于分析運(yùn)輸機(jī)的不同輪對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)在載重、預(yù)緊力、運(yùn)行速度和坡度角度等運(yùn)行參數(shù)不同情況下，主軸扭矩、轉(zhuǎn)速、驅(qū)動(dòng)輪槽磨損率、鋼絲繩打滑率等指標(biāo)的變化情況，以及運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行速度和振動(dòng)情況。該平臺(tái)還可用于測(cè)試其他小型軌道運(yùn)輸機(jī)整體性能參數(shù)，為運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行性能的優(yōu)化提供試驗(yàn)條件和理論分析依據(jù)。具體進(jìn)行了如下研究工作：
　　 (1)根據(jù)實(shí)際需要搭建了運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)控制試驗(yàn)平臺(tái)，試驗(yàn)平臺(tái)主要由機(jī)架部分、自動(dòng)控制系統(tǒng)部分和測(cè)試系統(tǒng)部分等組成。

3、通過(guò)選擇合適的變頻電機(jī)、變頻器、PLC等關(guān)鍵硬件，完成電路設(shè)計(jì)；采用模糊PI控制器，在西門(mén)子Step-7編寫(xiě)環(huán)境編譯中完成系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)；在Eviews編輯軟件EV500中完成界面設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整，在緊急停止、緊急起動(dòng)、速度瞬時(shí)改變、貨物偏置、貨物隨機(jī)滾動(dòng)等多種條件的變化條件下，該系統(tǒng)均能穩(wěn)定的運(yùn)行，速度均勻，試驗(yàn)平臺(tái)振動(dòng)很小，運(yùn)輸車本身的振動(dòng)也很小，完全能滿足測(cè)試試驗(yàn)要求。
　　 (2)測(cè)試系統(tǒng)主要包括果園運(yùn)輸車、轉(zhuǎn)矩

4、轉(zhuǎn)速傳感器、電渦流傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、加速度傳感器和位移傳感器等測(cè)試元件，以及數(shù)據(jù)采集儀器、計(jì)算機(jī)和測(cè)試軟件等。在不破壞原車體結(jié)構(gòu)或盡可能少的增加部件的原則下，在運(yùn)輸機(jī)上加裝多種測(cè)試部件，對(duì)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、被動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)速、主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)輪對(duì)輪槽磨損量、被動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)輪對(duì)輪槽磨損量、整車振動(dòng)加速度等多種物理量進(jìn)行測(cè)量，分別用不同的傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并用數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能處理的信號(hào)，由接在PC機(jī)外的A/D數(shù)據(jù)采集卡及相應(yīng)

5、的數(shù)據(jù)采集軟件組成采集系統(tǒng)獲取信號(hào)，最后由PC機(jī)處理后顯示出來(lái)，同時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的進(jìn)行可追溯的存儲(chǔ)，采集與處理軟件保證了數(shù)據(jù)采集可以以多種方便、實(shí)用的方法進(jìn)行，同時(shí)可以實(shí)時(shí)或者歷史的保存數(shù)據(jù)文件以及離線處理數(shù)據(jù)。
　　 (3)針對(duì)自走式雙軌道果園運(yùn)輸機(jī)中用于驅(qū)動(dòng)的鋼絲繩和驅(qū)動(dòng)輪對(duì)為對(duì)象，通過(guò)分析鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪對(duì)輪槽接觸面的附加摩擦力，求解影響主動(dòng)軸扭矩的最佳運(yùn)行參數(shù)。分析了運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪對(duì)槽的個(gè)數(shù)、中心距α、驅(qū)動(dòng)輪半徑r和包角αh

6、、預(yù)緊力F等主要參數(shù)對(duì)主軸扭矩的影響，建立了各參數(shù)和主軸扭矩的函數(shù)關(guān)系，并利用遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu)，找出最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合為預(yù)緊力為130N，槽個(gè)數(shù)為4個(gè)，中心距0.3058m，驅(qū)動(dòng)輪半徑0.0995m，主軸扭矩390N·m，包角α1=131.237°進(jìn)行了運(yùn)行參數(shù)對(duì)主軸扭矩影響的試驗(yàn)研究，測(cè)試了電機(jī)速度、負(fù)載、坡度、預(yù)緊力等參數(shù)對(duì)主軸扭矩影響的數(shù)據(jù)，分別采用單一變量法，在分析每個(gè)因素對(duì)主軸的影響時(shí)，分別將另外三個(gè)因素設(shè)為常值。試驗(yàn)結(jié)果表明：

7、電機(jī)頻率在15H或30Hz時(shí)主軸扭矩較平穩(wěn)，且能保證足夠的扭矩；負(fù)載增加時(shí)主軸扭矩也會(huì)逐漸增加，但是當(dāng)負(fù)載增加到一定程度時(shí)主軸扭矩變化已不明顯，當(dāng)負(fù)載不能無(wú)限增加，否則主軸扭矩不會(huì)增加，輪對(duì)出現(xiàn)打滑；當(dāng)坡度從5°到45°時(shí)，主軸扭矩呈上升趨勢(shì)；預(yù)緊力對(duì)主軸扭矩影響不顯著。
　　 (4)通過(guò)對(duì)鋼絲繩傳動(dòng)的緊邊松邊拉力和應(yīng)變的關(guān)系分析，建立驅(qū)動(dòng)輪對(duì)打滑率的數(shù)學(xué)模型，得出打滑率與驅(qū)動(dòng)輪半徑、預(yù)緊力、中心距等參數(shù)之間的關(guān)系，并對(duì)打滑率變

8、化情況進(jìn)行仿真分析。我們認(rèn)為打滑率主要是由鋼絲繩的形變使得輪對(duì)之間產(chǎn)生速度差引起的，而影響鋼絲繩形變的因素主要有包角α、預(yù)緊力F0、鋼絲繩的彈性模量E、鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪的接觸弧長(zhǎng)度L、鋼絲繩的截面積A、驅(qū)動(dòng)輪半徑r1、驅(qū)動(dòng)輪中心距L0、鋼絲繩直徑d，對(duì)上述因素綜合分析建立了其與打滑率ε%間的函數(shù)關(guān)系，利用matlab編程得到不同條件下打滑率的變化，得到如下結(jié)論：驅(qū)動(dòng)輪的半徑和打滑率呈非線性關(guān)系，隨著半徑增加，輪對(duì)打滑率逐漸下降；預(yù)緊力與打

9、滑率呈線性關(guān)系，說(shuō)明預(yù)緊力越大，鋼絲繩形變量越大；中心距與打滑率呈非線性關(guān)系，即中心距越大，由于包角增大，打滑率下降，與實(shí)際情況相符；在r1一定時(shí)，L0增加，ε%增加；在L0一定時(shí)，r1增加，ε%減小。在對(duì)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)打滑率進(jìn)行試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)方差分析我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)載對(duì)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間的打滑率的影響最為顯著，其他三個(gè)因素雖然對(duì)打滑率也有所影響，但作用不明顯；負(fù)載和坡度對(duì)驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的打滑率的影響較大，其余兩個(gè)對(duì)打滑率沒(méi)有顯著影響；負(fù)載和

10、坡度對(duì)從動(dòng)輪與導(dǎo)向輪之間的打滑率的影響較大，另外兩個(gè)因素對(duì)打滑率的影響較小。
　　 (5)分別利用電渦流傳感器和激光位移傳感器測(cè)量位移來(lái)確定磨損的情況，試驗(yàn)表明兩種方法測(cè)量的數(shù)據(jù)都呈現(xiàn)相相同的規(guī)律，隨著試驗(yàn)次數(shù)的增多，磨損量特征參數(shù)值增大，符合磨合階段、穩(wěn)定磨損階段以及劇烈磨損階段的三個(gè)磨損階段特征。在前3年中，驅(qū)動(dòng)輪對(duì)基本處于磨合階段，驅(qū)動(dòng)輪對(duì)與鋼絲繩正在互相適應(yīng)，磨損量變化大。第4～7年間，磨損量變化緩慢，即驅(qū)動(dòng)輪對(duì)逐漸進(jìn)入

11、穩(wěn)定磨損階段，驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的磨損都屬于正常磨損。說(shuō)明驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的磨損比較小，壽命比較長(zhǎng)。
　　 (6)利用MTC鋼絲繩電腦探傷儀進(jìn)行鋼絲繩磨損檢測(cè)試驗(yàn)，第一根鋼絲繩經(jīng)過(guò)3組試驗(yàn)，嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)不能運(yùn)行；第二根鋼絲繩經(jīng)過(guò)4組試驗(yàn)后，嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)不能運(yùn)行，估算鋼絲繩循環(huán)使用約為500-800來(lái)回，相當(dāng)于一根鋼絲繩大約可以使使用3-4年。從鋼絲繩的LF和LMA數(shù)據(jù)和曲線看出，隨著磨損試驗(yàn)的進(jìn)行，總斷絲數(shù)、最大斷絲數(shù)、捻距內(nèi)累計(jì)