预应力混凝土自动轨枕张放机的研制

论文摘要

高速重载铁路是我国铁路建设的发展方向，随着我国干线铁路的不断提速，对铁路基础产品——轨枕的要求也在不断提高，要保证轨枕的质量，必须依靠先进的生产装备。预应力混凝土轨枕自动张拉机是整个轨枕加工过程中的核心设备，它的好坏将直接影响到轨枕预应力施工质量，目前市场上存在的轨枕张拉机多采用液压千斤顶的形式，仅仅能完成钢筋张拉的过程，不能完成卸载的过程，且由于采取间接的方法来测量钢筋的张拉力，系统在实际运用中存在着很大的误差。鉴于以上原因需重新设计一种轨枕钢筋张放设备，能同时满足钢筋的张拉和卸载的需要。本论文所设计的张放机决定采用螺旋传力机构来实现钢筋的张放，用对液压马达转速的控制来控制钢筋张拉和卸载力的大小，避免了传统张拉机的一些问题。本论文从多个方面论述了张放机的设计过程中的一些问题，主要内容有：(1)机械系统设计，运用多种CAD／CAE手段(如三维参数化设计，有限元分析、优化，运动学、动力学分析等)建立起了张放机的机械系统的虚拟样机；(2)液压系统设计，设计了系统的液压回路，选择了主要的液压元件，并对液压系统调速原理作了说明；(3)控制系统设计，建立起了系统的数学模型，并为系统设计了合理的控制算法；(4)对系统的动态性能进行了仿真，验证了系统采用Fuzzy—PID算法的合理性。本文最后对全文所做的工作进行了总结，并提出了今后进一步需要完成的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的目的和意义
• 1.2 本课题有关的研究方向的历史和现状
• 1.3 本课题的创新之处
• 1.4 本论文主要完成的任务
• 第2章 张放机机械系统方案及螺旋副设计
• 2.1 工程背景
• 2.2 张放机机械系统方案
• 2.3 螺旋传动副的设计
• 2.3.1 螺杆的设计
• 2.3.2 螺母的设计
• 2.3.3 螺旋副的驱动转矩
• 2.3.4 钢筋的伸长量及螺杆转速
• 2.3.5 螺纹牙的强度校核
• 2.3.6 螺旋副装配及相关说明
• 第3章 张放机传动系统设计
• 3.1 载荷的简化及系统的固有频率
• 3.1.1 等效刚度计算
• 3.1.2 等效载荷的计算
• 3.1.3 系统的固有频率对系统的影响
• 3.2 机械传动系统设计
• 3.2.1 原动机的选择
• 3.2.2 减速器传动比的选择及分配
• 3.2.3 减速器齿轮设计
• 3.2.4 滚动轴承的选择
• 3.2.5 齿轮轴和联轴器的设计
• 3.2.6 键的设计
• 3.3 重点机构设计验证
• 3.4 螺母卡头的优化设计
• 3.5 机械传动系统装配及相关说明
• 3.6 液压泵的选择
• 3.7 液压调速回路设计
• 第4章 控制系统组成及系统的数学模型
• 4.1 变量泵控制系统原理
• 4.2 控制采集方案及系统硬件组成
• 4.3 系统各环节的数学模型
• 4.3.1 电—机械转换元件
• 4.3.2 电液比例方向流量阀
• 4.3.3 阀控液压缸
• 4.3.4 变量泵的活塞——斜盘模型
• 4.3.5 泵—马达系统
• 4.3.6 速度传感器
• 4.3.7 比例放大器
• 4.4 系统数学模型的方框图
• 4.5 回路动态特性定性分析
• 4.6 张放机系统的数学模型参数
• 第5章 系统的控制算法及动态特性仿真
• 5.1 常规 PID控制
• 5.2 模糊控制简介
• 5.3 Fuzzy—PID自整定控制器设计
• 5.3.1 模糊语言变量的确定
• 5.3.2 隶属度的确定
• 5.3.3 模糊量清晰化
• 5.3.4 确定程序流程图
• 5.4 系统动态响应特性仿真
• 5.4.1 仿真的目的及必要性
• 5.4.2 仿真模型的建立
• 5.4.3 仿真及结果分析
• 第6章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢