基于静液压的电力轨道车驱动系统主参数计算与起步加速性能仿真

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纯电动汽车驱动系统加速过程的建模与动态仿真

纯电动汽车驱动系统加速过程的建模与动态仿真
功率半导体器件为理想器件 ; 铁损忽略不计。 4 )
轻 型汽 车技 术
21 ( / ) 2920 02 12 总 6/7
技 术纵横
1 1
G‘ D_ 一
电机 转子 飞轮 力矩
度 ;为时间; 为减速器或变速器传动比 ; 为主减 t i i 。
速器传动比。 13 电动汽 车起 步加 速动 力学 模型 . 对于 电动汽车来说其加速性能的好 坏直接影 响汽车的起步 、 提速, 影响汽车的整体性能。电动汽 车的加速能力 与传统燃油汽 车一样可用它在水平 良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。应用牛 顿第二定律 , 车辆的加速度可描述为 :
,、 .
在理想情况下 , 只有两相定子绕组通电 , ab 设 、 两相导通 , 并令加在两相绕组的平 均电压为 u , 则 电压的平衡式为[ 4 1 :
u= d b 2 a2 I+ (— ) : E+ R d 2L M ( 4)
对( ( (式进行拉普拉斯变换 : 2 34 )) )
() 3
无刷直流电动机的等效 电路如图 1 所示。 为简化分析 ,无刷直流电动机的性能分析基于
以下假设[ 2 1 : 式中 T 厂一 电机转矩 T _一负载转矩 K 广一 转矩系数 I 厂一 方波 电流的幅值
1 电动机处于非饱和状态 ; 所有定子绕组的 ) 2 )
电阻相等 , 自感和互感均为常值 ; 逆变器中的 且其 3 )
0 ) 1

图 2 无刷 直 流 电机 动 态 结 构 图
12 汽 车起 步加 速 过程 的 阻力模 型 .
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纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

一 一
衄∞ 一 一
P 。一


( 2)
第三 , 电动汽 车应具备 持续爬 坡 能力 , 据最 大爬坡 度确定 电机 额定输 出功 率 根
( gf ̄ mgi a r + ) , () 3
其 中 i 电动 汽 车爬坡 速 度 , 为 单位 为 k h 要使 电动 汽 车能 正常 行 驶 , m/ . 电机 额定 功 率 P 必 须 同时 满 足 以上 3 条件 , 个 又考 虑到机 械传递 效率 刁 则 ,
电池组 容量 选择 主要考 虑 电动 汽车行 驶 时的 最大 功 率 和行 驶 一定 距离 所 消耗 的能 量. 在选 定 蓄 电池 型号 的条件 下 , 电池组 容量 取决于 蓄 电池 数 目. 此 , 因 根据 电动汽 车 所需 最 大功 率 和续 驶 里程 确 定 蓄 电池
数 目 r / .
其 中 : V C , 分别 为每块 蓄 电池 的容量 和 电压 ; 为单 位 路 程 ( m) 消耗 能 量 , 位 为 k ; 为 续驶 里 W k 所 单 W L 程 , 位为 k 单 m. 根 据 () () 7 ,8 式所列 条件 得到 7 , 则 电动汽 车需 要蓄 电池 数 目即为 n T X , ) " n, / z ≥Ia { z. I
作者简介: 树健(98 )男 . 高 1 8 一 , 山东 临 沂 人 , 安 大 学 硕 士 研究 生 , 要 从 事 汽 车 新 能 源 研究 ; 丁 跃 ( 90一 , , 长 主 陈 16 )男 安 徽 安 庆 人 , 安 大 学 教 授 , 士 生 导 师 , 要从 事新 能 源 车辆 、 制 技 术 和 太 阳 能 汽 车 等 研 究 . 长 硕 主 控
车动力 性 能和续 驶里程 .

全地形车静液驱动系统设计与仿真

全地形车静液驱动系统设计与仿真

Y u K u i l o n g, L i J i o n g, J i a Xi a o p i n g
( D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n e e i r n g , E n g i n e e i r n g A c a d e m y o f A r m o r e d F o r c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 7 2 )
全 地 形 车 静 液 驱 动 系 统 设 计 与 仿 真
于魁龙 , 李 炯 , 贾小 平
( 装 甲兵工程学院 机械工程系, 北京 1 0 0 0 7 2 )
摘 要: 为 了使全地形车具有最佳的动力传动特性 , 提 出了静液驱动系统方案 , 进行了静液驱动系统
的设计计算。利用 E A S Y 5建立静液驱动系统仿真模型 , 对加速性能 、 坡度载荷响应性 能和制 动性能 进行动态特性仿真 , 仿真结果对全地形车静液驱动系统方案和控制的优化具有重要的参考价值。 关 键词 : 全地形车 ; 静液驱动 ; 动态仿真
以 适 应 不 同 的行 驶 条 件 。
0 引 言
全 地 形 车 是 一 种 在 全 地 域 具 有 良好 机 动 性 的车辆 , 如 何 最 简 单 地 使 动 力 传 动 系 统 和 外 部 负 荷 之 间 始 终 保 持 合 理 匹 配 是 其 设 计 的 关 键 问 题 。传 统 机 械 传 动 方 式 通 过 不 同 传 动 比 的多档变 速装置满 足车辆运行需 求 , 但 档 位 的 有 级 变 化 与 负 荷 变 化 要 求 不 能 实 现 最 合 理 的 匹 配 。静 液 驱 动 技 术 具 有 无 级 变 速 的 精 细 速

电传动履带车辆动力性能协同仿真与试验研究

电传动履带车辆动力性能协同仿真与试验研究

电传动履带车辆动力性能协同仿真与试验研究
陈树勇;孙逢春;张承宁
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2007(19)6
【摘要】为了把某轻型履带车辆的机械传动系统改装成双电机独立驱动电传动系统,提出了驱动系统中感应电机、侧传动性能参数与整车设计参数和动力性能参数之间的合理匹配理论。

借助动力学分析软件RecurDyn和控制系统分析软件Matlab/Simulink,对整车行走系统及电机驱动系统进行了混合建模和协同仿真,提出了转矩控制策略,分别从协同仿真和实车路况试验两方面对整车动力性能指标进行了客观评价。

动力性能指标的仿真结果和试验结果均说明了电机驱动系统和整车参数的匹配是合理可行的,协同仿真模型及控制策略是正确的,体现了电传动履带车辆具有优越的动力性能。

【总页数】6页(P1370-1375)
【关键词】动力性能;协同仿真;实车试验;电传动履带车辆
【作者】陈树勇;孙逢春;张承宁
【作者单位】北京理工大学机械与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.履带车辆动力传动系统仿真与试验验证 [J], 胡陈;曹玉坤;程钢;王红岩
2.基于行驶仿真试验的履带车辆传动系统仿真研究 [J], 杜秀菊;李玮华;张庆霞
3.履带车辆动力传动系统扭振的时域仿真研究 [J], 王文平;项昌乐;刘辉
4.履带车辆电传动系统动力控制与性能仿真 [J], 张豫南;葛蕴珊
5.基于行驶仿真试验的履带车辆传动箱疲劳寿命预测仿真研究 [J], 刁哲军;杜秀菊;张艳华;范书果;贾长治
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轨道交通车辆驱动齿轮箱静强度仿真模板开发

轨道交通车辆驱动齿轮箱静强度仿真模板开发

轨道交通车辆驱动齿轮箱静强度仿真模板开发
王起梁;党刚;孟永帅;宫峰;方翁武
【期刊名称】《机车车辆工艺》
【年(卷),期】2016(000)005
【摘要】介绍了轨道交通车辆驱动齿轮箱静强度仿真分析的载荷计算、工况定义、仿真报告等仿真模板关键技术,利用ANSYS Workbench软件平台定制开发了齿轮箱静强度仿真模板,封装了接触关系、材料、工况、计算参数等关键步骤和方法,固化了仿真分析流程,保证仿真计算过程的标准化、模型化和文档化.
【总页数】2页(P41-42)
【作者】王起梁;党刚;孟永帅;宫峰;方翁武
【作者单位】中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011;安世亚
太科技股份有限公司,北京100025;中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011;中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011;中车戚
墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011
【正文语种】中文
【中图分类】U260.332;TP311.52
【相关文献】
1.转向架构架静强度仿真模板开发研究 [J], 段华东;李云召;蒋忠城
2.变压器油箱强度仿真模板的开发 [J], 冯萍莉;王革鹏;李宏兴
3.基于静液压的电力轨道车驱动系统主参数计算与起步加速性能仿真 [J], 王彬;刘
桓龙
4.轨道交通车辆铝合金车体静强度特性分析 [J], 王青权; 赵鹏宇; 陈刚; 任悦
5.轨道交通车辆型材强度仿真与轻量化研究 [J], 柴振华
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纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真高树健;陈丁跃【期刊名称】《吉首大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(033)004【摘要】以某款普及型轿车为改装对象,对纯电动汽车系统进行了设计.根据设计目标对其动力参数进行了理论计算,并对驱动装置合理选型.利用电动汽车仿真软件ADVISOR建立了该电动汽车模型,最后进行了动力性能仿真.仿真结果表明:设定动力参数合理,电动汽车能良好运行,达到了预期期望.%Based on a popular sedan, a pure electric vehicle was designed. The determination of dynamic parameters and the selection of power devices were according to the design target. The dynamic perform- ance of the vehicle was built and simulated by using the simulation software of ADVISOR. The simula- tion result demonstrated that the selection of dynamic parameters were feasible. The pure electric vehicle could run with good performance and the design target was achieved.【总页数】4页(P79-82)【作者】高树健;陈丁跃【作者单位】长安大学汽车学院,陕西西安710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U469.72【相关文献】1.纯电动汽车动力驱动系统参数优化设计及性能仿真研究 [J], 吴敏2.纯电动汽车动力驱动系统参数优化设计及性能仿真研究 [J], 吴敏3.纯电动汽车驱动系统设计分析 [J], 王志刚4.纯电动汽车电驱动故障诊断监控系统设计 [J], 温晶晶; 刘欢5.纯电动汽车性能仿真与驱动电机选型分析 [J], 李言辰; 张利苹因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

专门论述轨道动力学程序设计的首部著作 《高速铁路轨道动力学程序设计》出版发行

专门论述轨道动力学程序设计的首部著作《高速铁路轨道动
力学程序设计》出版发行
佚名
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】雷晓燕教授撰写的专著《高速铁路轨道动力学程序设计》,日前已由科学出版社出版发行。

该书为科学出版社“高速铁路轨道工程丛书”的首部专著,也是专门论述轨道动力学程序设计的首部著作。

高速铁路轨道动力学属现代铁路轨道工程中的基础前沿学科,涉及高速列车-轨道耦合系统动力学理论、模型、算法及程序设计。

【总页数】1页(PI0011)
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于车辆-轨道耦合动力学的400 km/h高速铁路线路平面参数设计研究
2.400 km/h高速铁路无砟轨道列车竖向设计荷载动力学研究
3.我国铁路大系统动力学研究的首部专著──评《车辆──轨道耦合动力学》
4.精调高速铁路无砟轨道几何状态对车辆动力学性能影响分析
5.多动力作用下高速铁路轨道桥梁结构体系动力学及关键技术研究——中国铁道学会科学技术奖特等奖(十一)
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履带车辆起步加速过程仿真研究

2 0 1 4年第 2期
车 辆
与 动 力 技 术
Ve h i c l e & Po we r Te c h no l o g y
第 1 3 4期
文 章 编 号 :1 0 0 9— 4 6 8 7 ( 2 0 1 4) 0 2一 O O 4 4—0 5
履 带 车 辆 起 步 加 速 过 程 仿 真研 究
中 图分 类 号 : U 4 6 3 . 2 2 文 献标 识 码 :A
Re s e a r c h o n S t a r t i n g Ac c e l e r a t i o n Pr o c e s s o f Tr a c ke d Ve h i c l e s
T e c h n o l o y, g B e i j i n g 1 0 0 0 8 1 ,C h i n a )
Abs t r a c t :I n o r d e r t o a c c u r a t e l y p r e d i c t t he a c c e l e r a t i o n p e r f o r ma n c e o f a t r a c k e d v e h i c l e,t h e p r o c e s s o f i t s s t a r t i n g a c c e l e r a t i o n wa s s i mu l a t e d b y us i n g a n i t e r a t i v e c o r r e c t i o n a l g o it r h m. By i d e n t i f y i n g mu l t i p l e d i s c r e t e s t a t e s i n t he p r o c e s s a n d b y s wi t c hi n g t h e s e s t a t e s,t h e r o t a t i o na l s p e e ds a n d t he t o r q u e s o f t h e t r a n s mi s s i o n c o mp o n e n t s,a n d t h e t i me h i s t o ie r s i n s p e e d s,a c c e l e r a t i o ns a nd d i s p l a c e me nt s o f t h e v e h i c l e a r e o b t a i n e d.Th e s i mu l a t i o n r e s ul t s t a l l i e s wi t h t h e e x p e ime r n t a l d a t a,s ho wi n g t ha t t h e a b o v e s i mul a t i o n

新能源汽车电机驱动控制系统设计及仿真分析

新能源汽车电机驱动控制系统设计及仿真分析
马尔旦·吐尔逊;百合提努尔;巴图尔·卡吾力
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()11
【摘要】本文主要探究了新能源汽车电机驱动控制系统的设计方案,并对电机转速进行了仿真实验。

该系统使用STM32芯片,通过处理转子的位置、转速等信息,将设定转速与实际转速的偏差作为控制器的输入量,利用输出信号改变电机电压,进而实现对电机转速和转矩的控制,使实际转速实时跟踪设计转速。

从仿真结果来看,实际转速与设计转速的误差维持在±5%以内,电机转速稳定,符合设计预期。

【总页数】4页(P213-216)
【作者】马尔旦·吐尔逊;百合提努尔;巴图尔·卡吾力
【作者单位】新疆交通职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】U469.7
【相关文献】
1.新能源汽车电机驱动系统控制技术分析
2.新能源汽车电机驱动系统控制技术分析
3.新能源汽车电机驱动控制技术分析
4.新能源汽车电机驱动控制技术专利分析
5.新能源汽车电机驱动系统控制技术分析
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基于实例的纯电动汽车加速过程建模与动态仿真

基于实例的纯电动汽车加速过程建模与动态仿真潘章慧;李进京【期刊名称】《微电机》【年(卷),期】2012(45)11【摘要】In this thesis, the interactive relationship among the three factors that dynamic model of brushless DC motor ( BLDCM) , output torque and vehicle speed was presented and the dynamic mathematic model of starting-acceleration processes was established by analyzing the force model of starting-acceleration processes and the mathematic model of BLDCM. According to the demand of acceleration performance and the steering characteristics, vehicle speed and current double closed-loop speed regulating system was applied to EV driving successfully. By using Matlab7. 0/ Simulink, the response wave of step input signal of BLDCM and its double closed-loop speed regulating system was simulated. The result shows that this speed control system can satisfy the demands of starting-acceleration process for driving system.%通过对电动汽车起步加速过程中的受力模型和无刷直流电机(BLDCM)数学模型的分析,提出了电动汽车电机动态模型、输出转矩与车速的交互关系,建立了起步加速过程电动汽车的动态数学模型.根据加速性能要求和驾驶特性成功地将车速、电流双闭环调速控制系统应用于电动汽车的驱动.利用Maflab7.0/Simulink仿真软件,对BLDCM及其双闭环调速控制系统的阶跃响应进行了仿真研究,并给出了电动汽车起步加速过程的仿真结果,结果表明该调速系统完全满足设计样车的起步加速控制.【总页数】5页(P44-47,56)【作者】潘章慧;李进京【作者单位】山东农业大学机械与电子工程学院,山东泰安271018;枣庄学院,山东枣庄277160【正文语种】中文【中图分类】TM36+1【相关文献】1.纯电动汽车驱动系统加速过程的建模与动态仿真 [J], 闵红2.纯电动汽车加速过程中的驱动转矩优化控制策略 [J], 夏草盛3.纯电动汽车加速过程中的驱动转矩优化控制策略 [J], 王新亮4.纯电动汽车加速过程转矩优化策略 [J], 王善超;吉春宇;覃记荣;马晓楠;郑伟光5.纯电动汽车加速过程的转矩优化控制策略 [J], 马晓楠;吉春宇;韦尚军;覃记荣;郑伟光因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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2018年10月第46卷第19期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSOct 2018Vol 46No 19DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2018 19 036收稿日期:2017-05-26作者简介:王彬(1993 ),男,硕士研究生,主要研究方向为机电液一体化㊂E-mail:jdpchy@163 com㊂基于静液压的电力轨道车驱动系统主参数计算与起步加速性能仿真王彬,刘桓龙(西南交通大学机械工程学院,四川成都610036)摘要:针对现有内燃机轨道车整车效率较低㊁低速特性差㊁在地铁或铁路长隧道内使用时排污严重等问题,提出了一种新型的静液压电力轨道车㊂轨道车以蓄电池代替内燃机作为动力源,以静液压传动系统替换原有的机械或液力传动系统,无废气排放,能实现无级调速,具有较高的低速运行效率和较好的变速特性㊂对电力轨道车的静液压驱动系统主参数进行计算,并基于AMESim与Simulink软件对轨道车静液压驱动系统进行联合仿真试验,结果表明,该驱动系统具有良好的启动加速性能㊂关键词:电力轨道车;静液压;排量;AMESim与Simulink联合仿真中图分类号:U267 1㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-3881(2018)19-146-5CalculationofMainParametersandSimulationofStartingAccelerationPerformanceofDriveSystemofElectricRailVehicleBasedonHydrostaticTransmissionWANGBin,LIUHuanlong(SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,ChengduSichuan610036,China)Abstract:Aimingattheproblemsexistingininternalcombustionengine(ICE)railvehiclewithlowefficiency,lowspeedchar⁃acteristicsandseriousdisplacementpollutionintheuseofsubwayorlongtunnel,anewtypeofhydrostaticelectricrailvehicleisputforward.TherailvehicletakesthebatteryinsteadoftheICEasthepowersource,statichydraulictransmissionsystemtoreplacetheoriginalmechanicalorhydraulicdrivesystem.Thenewrailvehiclewithoutwastegasemissions,canachievecontinuousspeedregula⁃tion,withhighspeedandhighefficiencyandgoodspeedcharacteristics.Themainparametersofthehydrostaticdrivesystemoftheelectricrailvehiclewerecalculated,andbasedontheAMESimandSimulinksoftware,theco⁃simulationofthehydrostaticdrivesystemoftherailvehiclewascarriedout.Theresultsshowthatthedrivesystemhasgoodstartingandacceleratingcharacteristics.Keywords:Electricrailvehicle;Hydrostatictransmission;Displacement;AMESimandSimulinkco⁃simulation0㊀前言轨道车用于铁路工程建设与运营维护,具有牵引㊁提供作业平台㊁起重搬运和提供临时动力源等功能,是铁路系统中应用极为广泛的车种之一㊂现有普速铁路㊁高速铁路和地铁用轨道车的动力配置和驱动系统形式基本相同,绝大多数以柴油机动力和机械变速箱(或液力变速箱)为主㊂驱动系统主要是为了满足整机牵引的基本功能,没有基于工况的系统参数匹配设计和动力的合理分配与利用,使得发动机很少工作在最佳燃油区,不仅整机效率低而且低速调速特性差㊂特别在地铁隧道内走行时,经常出现爬坡动力不足和制动距离太长等现象,导致熄火和撞车事件的发生㊂同时,由于功率利用效果差,使得排放污染严重,致使工程人员在隧道内的工作环境极差㊂因此,考虑设计一种新型的蓄电池静液压传动轨道车[1],采用蓄电池作为动力源,以解决现有柴油机轨道车在地铁或铁路长隧道区间排污严重㊁工作环境恶劣等问题㊂轨道车驱动系统采用静液压传动系统,用静液压闭式系统的无级调速功能满足轨道车不同的速度要求,代替以往依靠内燃机或牵引电机的转速调节,使内燃机或牵引电机始终工作在额定转速附近,保持较高的效率㊂同时,在静液压传动系统中,可以增加蓄能器储能系统及专门设计的控制回路㊁控制策略,实现车辆辅助启动加速和再生能量制动,不仅降低系统装机功率㊁提高系统效率,而且改善低速作业走行时的速度稳定性㊂新型驱动系统[2-3]的原理如图1所示㊂如图1所示,蓄电池作为动力源为轨道车提供动力,释放能量经牵引电机㊁静液压传动系统后驱动车轮㊂轨道车不同工况下有不同的车速要求,ECU根据传感信号和目标车速调节逆变系统,使牵引电机转速维持在额定转速附近,保证牵引电机具有较高效率;调节节能调速液压模块,使静液压系统中泵㊁马达的排量处于对应转速要求下的最佳值,避免了因泵㊁马达排量过小而导致静液压驱动系统传动效率较低㊂通过ECU对牵引电机与静液压系统的调节,可保证传动系统作业时特别是低速作业时的高效率传动㊂图1㊀轨道车驱动系统原理图1㊀牵引电机功率轨道车的典型工况按照作业速度可分为施工时的低速作业和牵引时的高速运行㊂前者的特点是运营需要低速启动和行驶平稳,启动㊁制动频繁,侧重扭矩能力和调速能力,后者的特点是恒速运行,侧重效率特性㊂计算时的主要工况设定如下:最大牵引质量110t,低速作业时,轨道车行驶速度可分为2 5㊁5㊁7 5km/h,极限坡度为40ɢ;高速行驶时,可爬坡度较小,轨道车行驶速度可分为20㊁40㊁60km/h㊂轨道车车轮轮径840mm,轮轴减速器减速比为7 856㊂该新型轨道车车辆速度主要通过静液压传动系统调节,故对于轨道车不同的车速,牵引电机的转速可一直保持在额定转速附近,电机效率较高,取牵引电机的传动效率为0 9[4-5],静液压传动装置的整体效率为0 75[6],取减速器及其他机械传动副的效率为0 9㊂根据TB/T1407-1998‘列车牵引计算规程“,轨道车运行阻力为:W=Wo+Wi+WR(1)式中:Wo为轨道车运行基本阻力;Wi为轨道车运行坡道阻力;WR为轨道车运行曲线阻力㊂轨道车运行基本阻力为:Wo=mwᶄoˑ9 81+qwᵡoˑ9 81(2)式中:m为轨道车自重,t;q为轨道车牵引质量,t;v为轨道车运行速度,km/h;wᶄo为轨道车运行单位基本阻力;wᵡo为货车运行单位基本阻力㊂wᶄo=1 02+0 0035v+0 000426v2;wᵡo=0 92+0 0048v+0 000125v2;轨道车启动计算时,取wᶄo=wᶄq=5(N/kN)wᵡo=wᵡq=3 5(N/kN)轨道车运行坡道阻力为:Wi=(m+q)wiˑ9 81(3)式中:wi为单位坡道附加阻力,N/kN;wi=i,i为坡道坡度,ɢ㊂WR=(m+q)wrˑ9 81(4)式中:wr为单位曲线附加阻力,wr=600/R;R为曲线半径,m㊂为保证轨道车正常行驶,驱动力满足:FcȡW(5)轮轴功率为:P轮=Fcv(6)牵引电机的功率等于轮轴功率除以动力传动链效率,即:P电=P轮η电η液η机(7)式中:η电为牵引电机效率;η液为静液压传动系统效率;η机为传动系统中机械副效率㊂联立式(1) (7),可求出不同工况时轮对所需的最小驱动力㊁最小轮轴功率㊁电机的最小功率㊂牵引电机的功率应满足不同工况下的效率需求,因此,选取高㊁低速作业时各自工况中最大功率工况作为牵引电机功率选取依据㊂㊀㊀由表1可知,爬坡时车辆的运行阻力远大于平直路线上的运行阻力,所需牵引电机的驱动功率也远大于平直线路上运行的功率㊂初步选取牵引电机的功率为230kW,用于后续参数计算以及部件选型,以进行系统原理设计㊂表1㊀高㊁低速作业功率下电机所需功率序号坡度/ɢ车速/(km㊃h-1)阻力/kN轮轴功率/kW电机最小功率/kW10603.253.387.82407.565.2135.7223.42㊀静液压传动系统主参数轨道车在不同的工况下,需要不同的速度与驱动力,且变化范围较宽,因此采用变量泵和变量马达组成的闭式静液压系统㊂对比不同公司的产品,比较后确定选用力士乐的变量轴向柱塞泵和变量轴向柱塞马达㊂泵和马达可承受的最大压力为50MPa,且具有良好的启动特性和工作性能㊂车轮的驱动力为:F=MmiηjR=0 159ΔpVmηmhiηjR(8)式中:Δp为马达所受压差;Vm为马达排量;ηmh为马达机械效率;ηj为减速器传动效率;i为减速器传动比;R为车轮半径㊂轨道车启动根据工况可分为平直路线上启动与坡道启动㊂坡道的坡度越大,启动时驱动轮对所需要的驱动力越大㊂因此,所选静液压传动系统应满足轨道㊃741㊃第19期王彬等:基于静液压的电力轨道车驱动系统主参数计算与起步加速性能仿真㊀㊀㊀车在最大坡度坡道上启动的要求,即:FȡF坡启(9)式中:F坡启为最大坡度坡道启动时的启动阻力㊂无论轨道车处于何种工况下的稳速运行时,静液压传动系统所提供的驱动力F都不应小于运行时所受阻力,因此,所选静液压传动系统应满足轨道车在最大坡度坡道上的运行要求,即:FȡF坡运(10)式中:F坡运为最大坡度运行时的启动阻力㊂车辆牵引力是通过轮轨之间的黏着来传递,黏着系数μ决定着黏着力的大小,影响轨道车启动与制动时的加速性能㊂但黏着系数的大小有限制,且随着轨道车运行速度及环境的不同而不同[8]㊂轨道车启动时,轮对所受的驱动力应不超过计算黏着系数下的黏着力F黏,即:FɤF黏(11)在泵㊁马达排量的变化范围内要能满足车辆在不同工况下对车速的不同要求㊂当泵的排量最大,马达排量最小(0 35Vmax)时,车辆车速在最大值vmax(60km/h),即:Vbnbηbvηmvˑ2πRˑ600 35Vmiˑ1000ȡvmax(12)式中:Vb为泵的排量;nb为泵的转速;ηbv为液压泵的容积效率;ηmv为马达的容积效率㊂联立式(8) (12),可确定出静液压传动系统中变量泵㊁马达排量的范围㊂结合力士乐A6VM/71系列变量柱塞马达,确定出马达的排量为4ˑ150mL/r(轴列式B0-B0)㊂泵的总排量应大于427mL/r,但A4VG/40系列中单个泵不能满足泵排量的要求,因此考虑采用多泵合流的方式来满足排量要求㊂根据A4VG/40系列的排量值,采用排量值为65㊁110㊁280mL/r的3个液压泵通过三泵合流的方式构成一个总排量为455mL/r的泵组[9]㊂各种工况速度下泵㊁马达的排量见表2㊂表2㊀各工况下的泵㊁马达的排量工况速度/(km㊃h-1)泵排量/(mL㊃r-1)马达排量/(mL㊃r-1)低速作业2.557.555.00110.00165.004ˑ1504ˑ1504ˑ150高速作业204060440.00455.00455.04ˑ15077 5551.70㊀㊀当车速在0 20 7km/h范围内调节时,可通过调节泵的排量来实现;车速在20 7 60km/h范围内调节时,不同的速度要求可通过改变马达的排量实现㊂变量泵的效率随排量的增大而增大,当泵的排量比(当前排量/最大排量)在0 0 5范围内时,液压泵效率随排量的增大而大幅增加,当液压泵的排量比在0 5 1的范围内时,液压泵效率随排量增大而增加的幅度较小,效率一直保持0 85以上的高效区[10-12]㊂由表2可知,当轨道车车速为2 5km/h时,对应泵的排量应为55mL/r,而液压泵组的总排量为455mL/r,单个泵的全排量分别为65㊁110㊁280mL/r,因此,此时可将全排量为65mL/r的泵的排量调至工作速度需要的55mL/r,其他两个泵卸荷,此时泵组的排量比为0 85,泵组效率保持在高效区,且此时液压马达全排量工作,故整个静液压传动系统的效率较高㊂同理,当车速为5km/h,调节泵组中全排量为110mL/r的泵工作在全排量,其余两泵卸荷即可满足速度要求;当车速为7 5km/h,调节泵组中全排量为280mL/r的泵的排量至速度对应的排量,其余两个泵卸荷即可满足速度要求,或断开全排量为280mL/r的泵,另外两泵合流,再调节泵的排量也可满足速度要求;同理,高速作业时也可合理调节泵㊁马达排量以提高传动系统效率㊂当车速为20km/h,三泵合流,调节泵组的排量至转速对应排量;当车速为40㊁60km/h时,泵组处于最大排量,降低马达的排量至转速对应的排量即可㊂3㊀基于AMESim与Simulink的轨道车电液混合驱动系统起步加速性能联合仿真牵引电机恒转速控制,轨道车启动过程中,为了使轨道车有最佳的加速性能,静液压传动系统的控制以充分利用牵引电机的输出功率为基本控制策略,以轨道车从静止到加速到最高车速(60km/h)这一工况为例,加速过程分3个阶段:第一阶段,马达排量处于最大值,变量泵排量从最小值开始线性增加,直到液压泵的输入功率等于牵引电机额定功率,系统压力由溢流阀调定;第二阶段,马达排量仍处于最大值,继续增大泵的排量至最大值,此过程中,由于电机功率的限制,静液压驱动系统中的压力随排量的增大而降低;第三阶段,泵的排量维持在最大值,减小马达的排量至车速对应的排量㊂变量泵㊁马达采用电液比例控制,启动加速中,变量泵排量调节曲线如图2所示,马达排量调节曲线如图3所示㊂图2㊀泵排量变化曲线㊀㊀㊀图3㊀马达排量变化曲线㊃841㊃机床与液压第46卷轨道车驱动系统AMESim与Simulink联合仿真如图4㊁5所示㊂图4㊀轨道车静液压驱动系统AMESim模型图5㊀轨道车静液压驱动系统Simulink模型㊀㊀如图4所示的轨道车静液压驱动系统AMESim模型,电机驱动静液压传动系统,静液压传动系统再通过定比减速器驱动轨道车(AMESim中简化成线性质量块)㊂以轨道车在平直线路从静止启动到最大车速60km/h为例,根据已计算出的静液压系统主参数设置AMESim模型中各元件的参数值㊂如图5所示的轨道车静液压驱动系统Simulink模型,用Matlab-Function函数实现轨道车静液压系统(RailVehicleHydrostaticSystem)中的各个变量元件的控制,主要包括变量泵排量调节㊁变量马达排量调节㊁各换向阀的切换以及电机功率模拟,其中电机功率模拟是通过调节液压系统内的溢流压力以限定液压系统总功率,达到与所选电机功率相匹配的目的㊂仿真结果如图6 9所示㊂图6㊀静液压驱动系统马达进油口压力曲线㊀㊀㊀图7㊀轨道车速度变化曲线图8㊀轨道车位移变化曲线㊀㊀㊀㊀图9㊀轨道车加速度变化曲线由图7㊁8可知,轨道车从静止加速到60km/h,需要的时间约为182s,运行的位移约为2088m,与现有轨道车的加速性能相当㊂4 结论(1)新型电静液压液混合驱动系统方便实现无级调速,无废气排放,改善工作人员的作业环境,提高作业效率㊂牵引电机保持在在额定转速附近工作,具有较高的效率㊂针对不同作业工况下的车速,合理调节泵㊁马达的排量,可使电静液压传动系统也具有较高效率㊂(2)对自重约为52t,牵引质量约为110t的轨道车,选用牵引电机的功率为230kW㊂静液压传动系统中的泵组总排量为455mL/r,马达排量4ˑ150mL/r(轴列式B0-B0)㊂㊃941㊃第19期王彬等:基于静液压的电力轨道车驱动系统主参数计算与起步加速性能仿真㊀㊀㊀(3)轨道车从0加速至60km/h,所需的加速时间约为182s,加速位移约为2088m㊂参考文献:[1]陈丰宇,谭本旭.上海轨道交通蓄电池电力工程车牵引性能参数探讨[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(5):61-63.CHENFY,TANBX.StudyonTractionPerformanceParametersofBatteryPowerEngineeringVehicleinShang⁃haiRailTransit[J].ElectricLocomotives&MassTransitVehicles,2013,36(5):61-63.[2]王弦.08-32捣固车静液压传动行走系统的研究[D].长沙:中南大学,2008.[3]王雨.新型配碴整形车液压系统研究[D].长沙:中南大学,2013.[4]杨国庆.压缩机用永磁电机效率和噪声的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.[5]徐淑芬.电动汽车用永磁同步电机效率优化策略研究[D].西安:长安大学,2014.[6]王意.车辆与行走机械的静液压驱动[M].北京:化学工业出版社,2014.[7]铁道部标准计量研究所.列车牵引计算规程TB/T1407-1998[S].北京:中国铁道出版社,1998:2-5.[8]黄问盈.铁道轮轨黏着系数[J].铁道机车车辆,2010,30(5):17-25.HUANGWY.RailwayWheel-RailAdhesionCoefficient[J].RailwayLocomotive&Car,2010,30(5):17-25.[9]于庆丽,王刚.A4VG系列泵及其在静液压传动系统中的应用[J].工程机械,2012(11):42-46.YUQL,WANGG.A4VGPumpanditsApplicationtoHydrostaticSystems[J].ConstructionMachineryandEquip⁃ment,2012(11):42-46.[10]WILHELMS,VENJVD.EfficiencyModelingandExper⁃imentalValidationofaVariableDisplacementLinkagePump[C]//ASME/BATH2013SymposiumonFluidPowerandMotionControl.Sarasota:ASME,2013,46(6):451-457.[11]XUB,HUM,ZHANGJH,etal.CharacteristicsofVolu⁃metricLossesandEfficiencyofAxialPistonPumpwithRespecttoDisplacementConditions[J].JournalofZhe⁃jiangUniversity-SCIENCEA,2016,17(3):186-201.[12]吕爱玲,姜友山,邹广德,等.全液压推土机液压驱动系统变量泵效率研究[J].农业装备与车辆工程,2010(5):11-14.LVAL,JIANGYS,ZOUGD,etal.StudyonHydraulicDrivingSystemVariablePump 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