[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】SM90门系统在ADAMS的仿真-中文翻译

南京工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目： Simulation of an SM90 door system in ADAMS 原 文 来 源： European ADAMS User Conference 学 生 姓 名： 孙军 学 号： 201080429 所在院 (系 )部： 机械工程学院 专 业 名 称： 机械电子工程 SM90 门系统在 ADAMS 的仿真 Edward de Jong,Christiaan Wattl NedTrain Consulting BV 介绍 如今，荷兰铁路（ NS）处理的火车乘客人数以每年约 6的速度强劲增长。这意味着，现有铁路车辆的可用性和可靠性对运营商和 NS 乘客具有重大意义。当然列车运行的效率也将对它的工作稳定性产生影响。最重要的措施表明列车服务的效率是因为众多“技术上的延误” 。这意味着众多延误是因为（技术）失败，这直接影响列车运行和导致延误超过 3 分钟。 坐火车旅行时，行车时间取决于行驶距离、刹车 /加速性能以及在中途站停车时间等方面。这一次是离开或进入火车乘客人数，门的几何形状，开启和关闭门的动作决定。列车停车时间的长度从约 60 秒至 180 秒。门打开或关闭所需的时间大约是 6 秒。这意味着，开关门所需的时间可高达 20的总停车时间。任何减少开关门时间的措施，将更好的直接减少停机时间和达到更好的性能。 在开启和关闭门的运动结束时，门被推离中心位置，这导致系统中产生一个预紧力。橡胶停止时的位置和状态确定了门系统中开启或关闭时的位置上产生的预紧量，为了以防这些停止块在磨损、沉陷或维护过程中被修改而退化，这可能导致运行失败。门不能关闭，锁定或不留在打开位置。这些故障导致列车延误和门的故障却从运行中排除。关闭列车门时一个故障的影响可能是积极的，当检测到门板之间有什么东西时。门运动速度变化表明了可能有物体在门板之间，这导致列车门自动打开了。然而挡在门板中间的物体的特点决定了门的响应而且并不一定会自动导致门板的反向运动。在这种情况下，关闭动作可能不会停止，这会使乘客受伤或处在危险的状况。减少门的关闭时间将因此还需要审查障碍抑制系统的正常运行。这种安全系统需要对物体的形状大小超过65-70mm。较小的对象将不会被检测到，门也将不会打开。 本次调查的目的 因为 NS 客运是我们最重要的客户，我们正在积极寻找有利于我们的客户的任何可能性，并进行改善。专业车辆由于 NedTrain 咨询，我们必须看清楚在各次列车系统存在的可能性和限制。随着技术持续不断的发展，在多体软件程序的帮助下将表现出提高了系统的功能。由于门系统复杂的三维机制和需要工程领域内的广泛互动（机械、电气和气动） ，以前的分析方法被证明是限制在一定的复杂程度内的。但多体模型会让我们更直观的观察在列车门的运动中发生的各种现象。定义以下参数： 通过不同的几何性质的分析观察列车门的开启和关闭动作 安全失效分析 障碍抑制设备控制器的改进 检修优化 探讨改进控制器的可行性和效益 列车运行和风力与门运动的关系 乘客诱导力量与门运动的关系 为了确定模拟的附加值， SM90 列车门系统的 ADAMS 模型已开发。本报告将重点放在模型开发的第一步，并显示上述目标的可行性。这样的结果将用来说服 NS 的乘客相信对列车门系统的这些改进是有益处的。系统描述图 1 所示为 SM90 门系统的基本工作原则 图 1 SM90 门系统 图 2 扭矩气缸 按下“打开或关闭”按钮，激活一个微处理器并提供充分的压力在扭矩缸的驱动舱上。为了提高门的开闭速度，此缸的排气舱通过脉冲宽度调制的减压阀与大气相连。微处理器通过改变流出量实现减压。瞬时流量控制是在门的角速度和非线性控制器的基础上实现的。微处理器可以通过一个增压阀提高排气舱的压力从而来降低门的速度。装置这个增压阀的作用是为了以防万一门的角速度过高从而超过某一阀值。这是一个普遍的规则，通过控制排气舱从而使粘滑现象降到最低。压力差导致扭矩缸活塞的位移 ,此位移结果作用在一个旋转的圆柱体上（通过齿轮齿条传动） 。一处杆联动将这旋转作用在两个门扇机制中。通过这样的方法此位置与门位置之间建立了独特的位置链接（通过非线性机械传动方式） 。扭矩气缸的角位移通过位移传感器测量。基于角度信息的微处理器控制扭矩缸的实时位置从而确定门的位置。图 3 所示为该模型的图形表示。 图 3 ADAMS 上门系统模型 仿真模型是能够重现开启和关闭门的动作。它由机械门系统（门板、杆、密封件、停止块） ，气动元件（活塞、高压舱、气动阀）和电子元件（测量和控制部件）组成。所有的系统已在 ADAMS/View 环境下建模。气动系统的 Saint Venant 方程组已用于高压舱气体介质的状态描述。该模型已被测量结果验证，图 4 显示了在关门操作中的系统响应。 图 4 关门操作过程中的状态响应 图 5 关门过程中的计算响应 在开门过程中开启腔压力从 1bar 到 10bar 迅速增加，而关闭腔的压力下降并由控制器控制以保持门所需的运动。由于活塞运动，开启腔的压力改变了一点导致体积增加。在开启门期间这种现象是清晰可见的，因为机械系统通过越过中心位置导致了一个很高的开启速度。在 t=5 时门已经关闭而开启运动开始。测量结果和计算响应呈现良好的对应。当在中心位置是压力暂时增加，这在测量图中比计算响应图中显示的更加明显。这是由于现有的旁通阀，通过与关闭腔的连接限制了压力的快速下降。此阀并未在计算机中建立模型。 门沉降 在火车的运行中，门中停止块的位置会因为磨损、橡胶或钢构件的塑性变形或维护操作而改变。据了解，在实际过程中，这些停止块的错位会导致门不能关闭或者门在闭合位置的预紧力不足。同样，门板的制导机制也被证明会因为这种现象而导致强度失效。要研究这种现象，停止块的位置精度已被更改为 1mm。图 6 和图 7 所示为开启和关闭动作时凸起停止块的压力和推力（只显示开启动作） 图 6 不同的凸起停止块位置：压力计算响应 图 7 不同的凸起停止块位置：推力计算响应 很明显，压力显示表明只在开启或关闭动作结束时和标准情况有偏差。推力作用在凸起停止块上，因此门的制导机制增加约 190。这表明凸起停止块位置的微小偏差也会造成严重的影响。由于火车的运行导致的门移动 出于安全原因，显而易见的是列车门在列车运行的时候应是关闭的。在外力作用在门上时，门不应该出现明显的位移。例如，当火车通过隧道或乘客靠在门上时。当这些情况发生时，该系统应进一步推到锁定位置。例： 车速 160km/h：运行的火车在一米的距离上运行速度为 200km/h 倚靠乘客： 800N， 400N 每扇门因为车速产而添加到模型中的力如下图所示 图 8 作用在门板上的力与门位移的关系 最大侧向位移约为 1mm。制导机制的最大位移约为 1000 纳米。结果表明，门应该被进一步推到锁定位置。 总结 机械、气动、电子系统都集成在一个模型中的 SM90 门系统多体模型已经被开发