基于AMEsim/Simulink的跨坐式单轨牵引车驱动系统的研究与设计

摘要

本论文以跨座式单轨交通单轨牵引车驱动系统为研究对象，针对原有牵引车实际运行存在的问题，对牵引车液压驱动系统进行了重新设计和分析。并对驱动参数的最佳匹配、变量泵电液比例控制、与发动机功率匹配相关的DA控制技术、压力切断阀等方面进行了全面的研究分析。
　　 本文根据牵引车实际运行的工作环境，提出了适合于单轨交通系统的牵引车总体方案。在分析和计算了牵引车在各工况下所受的主要载荷的基础上，综合其工况特点，选用液压传动方式。然后对液压系统主要参数进行计算和优化，设计了适合单轨牵引车的驱动系统和液压系统原理图；
　　 利用AMEsim软件对变量泵电液比例控制系统进行了数学建模，得到了比例阀的阻尼比以及系统开环传递函数。通过Simulink软件对系统的频率特性分析，验证了系统满足稳定性和快速性的要求；
　　 论文对发动机与液压系统匹配问题进行了研究，采用DA控制技术自动实现其功率匹配问题。通过AMEsim的建模仿真分析，得到了DA-阀的控制盲区，提出了引入了具有微调作用的比例溢流阀弥补其缺陷，采用二次分段拟合函数作为比例溢流阀的控制信号。仿真结果表明DA-阀能够很好地自动控制变量泵排量，调节牵引车行驶速度使之与发动机的可用功率相匹配，防止发动机过载熄火；
　　 同时针对变量泵液压系统在加速等工况产生的高峰值压力使得高压溢流阀频繁开启导致系统功率损失而产生热量，对具：有压力调节功能的压力切断阀进行了研究，并对其进行动静态特性分析。通过AMEsim的建模和仿真，表明该阀能很好地降低系统压力上升变化率，减少因溢流阀运作而产生的能量损失，具有广阔的发展前景。
　　 目前国内对跨坐式单轨牵引车的研究非常少，而国外的同类产品价格高，核心技术被控制。所以从单轨交通运行维护及国产化的发展、发展具有自主知识产权的单轨牵引车来看，本课题的研究成果将具有一定意义。同时，在本文中所提到的一些研究方法和结论将对今后单轨牵引车等类似产品的研制和开发提供理论参考。