CN207263413U - 半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台 - Google Patents
半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台，主要由顶板、质量块、弹簧、位移传感器、力传感器、加速度传感器、磁流变阻尼器、激振器及激振器支座等组成。通过计算机输出路面不平度信号，驱动激振器工作来模拟实时路况信息。各传感器采集的模拟信号信息经过数据采集卡输入到计算机中，进行悬挂系统减振性能分析。本实用新型综合了第一系悬挂结构和第二系悬挂结构的特点，是一种新型两系悬挂系统振动控制试验台。通过在二系弹簧中采用上半部弹簧和下半部弹簧与圆环弹簧质量块串联组合的方式，解决了台架振动不平衡问题。该试验台可为两系悬挂系统的机车提供各种优化设计参数，并进一步优化机车的减振悬挂系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机车悬挂系统振动控制试验台，尤其涉及一种半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台。
背景技术
作为传递车轮和车架之间力和力矩的连接装置，悬挂系统承担支持车身和改善车辆乘坐舒适性的重任。随着生活水平的提高，人们对于车辆舒适性的要求也越来越高。普通被动悬架系统由于各元件的特性不可调整，只能被动地吸收能量、缓和冲击，已经不能满足人们日益增长的需求。因此，能够通过传感器感知路面平坦情况参数，调整悬挂系统的阻尼，稳定行车状态的装置，从而提供更好的乘坐体验的半主动悬架系统得到越来越广泛的应用。
磁流变阻尼器是一种结构紧凑、输出阻尼力大、动态响应范围广、响应速度快的半主动智能器件，因此基于磁流变阻尼器的半主动悬架系统也具有结构简单、性能优异的特点。为进一步改进半主动悬挂系统，获得较为优异的性能参数，研究人员设计了多种针对减振器和悬架的试验台，但是大多为仅有第一系或第二系悬挂装置的一系悬挂系统，采用该类悬挂装置的转向架大多用于货车等车辆中。同时具有第一系和第二系悬挂装置的两系悬挂装置振动控制试验台却并不多见，而客车、柴油机车和电力机车转向架通常采用两系弹簧悬挂装置。此外在实验振动过程中，悬架系统试验台中减振弹簧部件过长，易导致弹簧振动时发生弯折，产生振动不平衡现象，从而影响实验数据的准确性。因此设计一种稳定的基于磁流变阻尼器的半主动两系悬架振动控制试验台是一个亟需解决的问题。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台。本实用新型机车悬挂试验台通过计算机系统模拟实际路面状况，输出特定的激振信号，通过功率放大装置驱动激振器进行工作，从而产生振动。上半部弹簧和下半部弹簧串联组成的二系弹簧解决了单个弹簧过长导致的振动不平衡问题；同时，当下质量块向下运动时，一系弹簧压缩，二系弹簧中的下半部弹簧可与上半部弹簧分离，避免因下质量块向下运动拉伸二系弹簧而产生干扰力。同时，以虚拟仪器为基础，结合必要的硬件设备，实时采集和处理传感器采集到的数据，进行二系悬架系统性能评价。磁流变阻尼器控制器对采集的信号处理分析后输出控制信号驱动磁流变阻尼器通电线圈产生磁场，进而控制磁流变阻尼器的输出阻尼力大小。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：顶板(1)、上质量块(2)、二系弹簧(3)、LVDT相对位移传感器(4)、下质量块(5)、一系弹簧(6)、立柱(7)、台架底座(8)、加速度传感器(9)、LVDT绝对位移传感器(10)、力传感器(11)、套筒(12)、磁流变阻尼器(13)、圆环弹簧质量块(14)、激振器(15)以及激振器支座(16)；立柱(7)上端部和顶板(1)通过螺母固定连接；立柱(7)下端部和台架底座(8)焊接固定；下质量块(5)上表面分别加工有安装LVDT相对位移传感器(4)的圆台底座和安装磁流变阻尼器(13)的圆台底座，两个圆台底座均加工有内螺纹沉孔；LVDT相对位移传感器(4) 的下端部和磁流变阻尼器(13)的下端部分别与圆台底座螺纹固定连接；LVDT相对位移传感器(4)的上端部在自然伸长状态下与上质量块(2)下表面接触；磁流变阻尼器(13)的上端部与套筒(12)螺纹固定连接；上质量块(2)下表面加工有圆台底座，圆台底座加工有内螺纹沉孔；力传感器(11)上端部与圆台底座螺纹固定连接；力传感器(11)下端部与套筒(12)螺纹固定连接；上质量块(2)上表面加工有安装加速度传感器(9)的圆台底座和安装LVDT绝对位移传感器(10)的圆台底座，两个圆台底座均加工有内螺纹沉孔；加速度传感器(9)和LVDT绝对位移传感器(10)与圆台底座螺纹固定连接；LVDT绝对位移传感器(10)上端部在自然伸长状态下与顶板(1)下表面接触；激振器(15)放置在激振器支座(16)上，并通过两侧螺钉固定连接；激振器支座(16)固定安装在台架底座(8)中部；一系弹簧(6)串套在立柱(7)上，其下端与立柱(7)的轴肩端面接触，其上端与下质量块(5)端面接触；下质量块(5)下表面中部对应于磁流变阻尼器(13)圆台底座位置加工有圆形凹槽，激振器(15)的顶杆与圆形凹槽底端接触；上质量块(2)和下质量块(5)对应立柱(7)的位置加工有通孔，立柱(7)外表面与通孔间隙配合；圆环弹簧质量块(14)与立柱(7)间隙配合；二系弹簧(3)由两个弹簧串联而成，并串套在立柱(7)上；二系弹簧(3)的上半部弹簧上端与上质量块(2)固定连接，其下端与圆环弹簧质量块(14)上端面接触；二系弹簧(3)的下半部弹簧上端与圆环弹簧质量块(14)下端面接触，其下端和下质量块(5)固定连接。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
（1）本实用新型悬挂系统振动控制试验台中的圆环弹簧质量块在模拟转向架构架质量的同时，可以通过与二系弹簧的上半部弹簧和下半部弹簧串联的方式组合在一起，避免使用单个长弹簧导致弹簧不平衡振动现象的发生，进一步提高了数据采集的准确性。
（2）本实用新型悬挂系统振动控制试验台集成了第一系悬挂结构和第二系悬挂结构，可为客车、柴油机车和电力机车等通常采用两系弹簧悬挂结构的车辆提供悬架系统优化方案，进一步改善悬挂系统减振性能，缩短研发周期。
（3）本实用新型结构简单，构建了以计算机控制器为核心的振动测试装置，能精确地施加振动激励，采集振动信号，提高了工作效率，降低了系统综合成本。可模拟车辆行驶过程的多种地面状况，为机车悬挂系统的优化设计提供各种必要参数。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型包括：顶板1、上质量块2、二系弹簧3、LVDT相对位移传感器4、下质量块5、一系弹簧6、立柱7、台架底座8、加速度传感器9、LVDT绝对位移传感器10、力传感器11、套筒12、磁流变阻尼器13、圆环弹簧质量块14、激振器15以及激振器支座16。
本实用新型工作原理如下：
计算机输出路面不平度信号，驱动液压伺服激振系统来模拟实时路况信息。激振器15带动下质量块5运动；LVDT相对位移传感器4测量下质量块5和上质量块2之间的相对位移。磁流变阻尼器13振动产生阻尼力，力传感器11测量其输出阻尼力。计算机控制系统输出电流控制信号，控制磁流变液阻尼器线圈中的电流，从而改变阻尼力。加速度传感器9测量上质量块2的运动加速度，LVDT绝对位移传感器10测量上质量块2与顶板1间的绝对位移。
二系弹簧3的上半部弹簧和下半部弹簧与圆环弹簧质量块14串联组合在一起，避免了单个弹簧过长导致的振动不平衡问题。LVDT相对位移传感器4、加速度传感器9、LVDT绝对位移传感器10和压力传感器11的输出信号端口分别与采集卡的四个端口相连，通过控制系统中各传感器采集的位移、加速度及力等模拟信号信息，并经过数据采集卡输入到计算机中进行悬挂系统性能分析，进一步改善两系机车悬挂系统的减振性能。
Claims (1)
1.一种半主动两系机车悬挂系统振动控制试验台，其特征在于包括：顶板(1)、上质量块(2)、二系弹簧(3)、LVDT相对位移传感器(4)、下质量块(5)、一系弹簧(6)、立柱(7)、台架底座(8)、加速度传感器(9)、LVDT绝对位移传感器(10)、力传感器(11)、套筒(12)、磁流变阻尼器(13)、圆环弹簧质量块(14)、激振器(15)以及激振器支座(16)；立柱(7)上端部和顶板(1)通过螺母固定连接；立柱(7)下端部和台架底座(8)焊接固定；下质量块(5)上表面分别加工有安装LVDT相对位移传感器(4)的圆台底座和安装磁流变阻尼器(13)的圆台底座，两个圆台底座均加工有内螺纹沉孔；LVDT相对位移传感器(4) 的下端部和磁流变阻尼器(13)的下端部分别与圆台底座螺纹固定连接；LVDT相对位移传感器(4)的上端部在自然伸长状态下与上质量块(2)下表面接触；磁流变阻尼器(13)的上端部与套筒(12)螺纹固定连接；上质量块(2)下表面加工有圆台底座，圆台底座加工有内螺纹沉孔；力传感器(11)上端部与圆台底座螺纹固定连接；力传感器(11)下端部与套筒(12)螺纹固定连接；上质量块(2)上表面加工有安装加速度传感器(9)的圆台底座和安装LVDT绝对位移传感器(10)的圆台底座，两个圆台底座均加工有内螺纹沉孔；加速度传感器(9)和LVDT绝对位移传感器(10)与圆台底座螺纹固定连接；LVDT绝对位移传感器(10)上端部在自然伸长状态下与顶板(1)下表面接触；激振器(15)放置在激振器支座(16)上，并通过两侧螺钉固定连接；激振器支座(16)固定安装在台架底座(8)中部；一系弹簧(6)串套在立柱(7)上，其下端与立柱(7)的轴肩端面接触，其上端与下质量块(5)端面接触；下质量块(5)下表面中部对应于磁流变阻尼器(13)圆台底座位置加工有圆形凹槽，激振器(15)的顶杆与圆形凹槽底端接触；上质量块(2)和下质量块(5)对应立柱(7)的位置加工有通孔，立柱(7)外表面与通孔间隙配合；圆环弹簧质量块(14)与立柱(7)间隙配合；二系弹簧(3)由两个弹簧串联而成，并串套在立柱(7)上；二系弹簧(3)的上半部弹簧上端与上质量块(2)固定连接，其下端与圆环弹簧质量块(14)上端面接触；二系弹簧(3)的下半部弹簧上端与圆环弹簧质量块(14)下端面接触，其下端和下质量块(5)固定连接。
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