大型校准设备结构设计与轮系驱动方案研究

第 ６期 （ 总第 １ ９ ９期 ）
２ ０ １ ６年 １ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ Ｅ（ 、 Ｈ Ｉ （ ） Ｎ
ＮＯ ． ６ Ｄｅ ｃ ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ ０ １ ０ ２ — ０ ３
大 型校 准 设 备 结 构 设 计 与轮 系驱 动方 案研 究
毛 春 雷 ，王 涛
（ １ ． 水 利 部 南 京 水 利 水 文 自动 化 研 究所 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ２ ；２ ． 合 肥 工 业 大 学 电 气 与 自动 化工 程 学 院 ．
安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
水平 ， 将 成 为开展 海 流 测 量仪 器 质 量 检 验 测 试 的 重要 和 必不 可少 的专 ， Ｉ ＿ ｆ ｊ 设备 ， 并对 海 流 测 量 仪 器 的 新技 术 开发、 新 仪 器研制 及老 仪 器 的更 新 改 进 起 到 重 要 的指
导作 Ｊ １ １ 。
２ 大 型 校 准 设 备 结 构 设 计 该校 准设 备 主承 载 结构 是 车体 中的 纵 梁 和横 梁 ， 主要 载荷 由横 梁 承载 ， 纵 梁仅 起 到前 、 后 横 梁 的连接作 用 。在 载荷作 用 下 ， 纵 梁 和 横 梁需 具有 不 被 破 坏 的 强 度， 以及 足够 的刚 度 才 能保 证 所 产 生 的形 变 在设 汁允 许范 围之 内。纵 梁和横梁为箱式 板焊 结构梁 ， 两纵 梁结 构一致 ， 两横梁 结构一 致 ， 纵梁架 没在承 轨台轨道 上 ， 主 要起连 接作用 ， 两横 梁为 主要 承 载件 ， 横梁 结 构示 意 图 如 图 ２所示 。纵 梁和 横 梁材料 选 用 高强 度低 碳 合金 钢 Ｑ３ ４ ５ Ａ（ １ ６ Ｍｎ Ａ） 钢板 ， 其极 限抗 拉强度 ［ ］ ≥２ ３ ０ ＭＰ ａ 。 ３ 大 型 校 准 设 备 强 度 校 核 该 校准设 备 自重约 １ ０ ｔ ， 载荷均 分在 两横 梁 上 ， 则 个横 梁承重 约 ５ ｔ （ 即 ４ ９ ０ ０ ０ Ｎ） 。 ３ ． １ 横 梁 所 受 弯 矩
３ ． ２ 横 梁抗 弯截 面 模 量 ｗ 横 梁 抗 弯 截 面 模 量 Ｗ 横 汁算 公 式 为 ：
图 １ 大 型 校 准 设 备 侧 视 总 图 ｗ 横 一 ．
本 大型设 备 的 轮 系 结 构 及 驱 动 方 式 需 要 进 行 论 证 。从检 定 水 槽 的设 计 看 ， 该设 备至少有 ８ ０ ０ ０ ｍｍ 的轮 跨 ， 采用 电机 驱 动减 速 器 一 差 速 器 一 半 轴 连接 车 轮 的驱 动方 式 ， 控 制 简 单 可靠 而 且 较 为经 济 ¨。但 该 驱动 方式 不 太 适 用 于大 跨 距 的 校 准 设 备 ， 因为 ８ ０ ０ ０ ｍｍ 的 轮跨 传动 位 置准确 度很 难保 证 ， 基于此， 本 文提
出 了 四轮 独 立 驱 动 思 路 。
其中： ｂ 、 ｈ 、 ｂ ， 、 ｈ ， 分别 为横 梁外腔 及 内腔 的横截 面尺 寸
度 ． 着 眼 于 动 力 方 案 ，确 定 了最 佳 驱 动 方 案 ：０ ． ０ １ ｍ／ ｓ ～０ ． ２ ｍ／ ｓ 低 速 范 围 采 用 两 轮 独 立 驱 动 模 式 ；在 ０ ． ２ ｍ／ ｓ ～６ ｍ／ ｓ中高 速 范 围 内 采 用 四轮 独 立 驱 动 模 式 ， 四轮 独 立 驱 动 同 步 问题 尤 为 关 键 ，在 实 际 应 用 时 可 通 过 模 糊 控 制 算 法 进 行 同 步调 整 。
关 键 词 ：大 型 校 准 设 备 ； 强度 校 核 ； 刚度 校 核 ； 四 轮驱 动 中 图 分 类 号 ：ＴＨ７ ０ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ｌ 大 型 校 准 设 备 的 功 能 与 结 构 【 皋 】 １为本文研 究 的大 型校 准 没备侧 视总 图 。该设 备采 用检 定 水槽检 测 法对 海 流计 的静态 参数 进行 检定 和 测试 。将 被 试海 流 计 固定 在 该 设 备 上 ， 通 过 车 体 的 移 动 以及仪 器安 装平 台 的角 度 凋 整 ， 实 现 对 海 流计 的 流 速 和 流 向 的 检 定 和 测 试 。该 设备 除 能 对 机 械 式 海 流 计、 电磁 式海 流 计和 电波式 海 流计进 行 检定 和测 试外 ， 还 能对声 学 多普 勒 海 流 剖 面 仪 ＡＤ Ｃ Ｐ进 行 检 定 和测 试 。该设 备 可填 补 国 内空 白 ， 技 术 能 力 达 到 国 际 先进
摘 要 ：主 要 研 究 了大 型 校 准 设 备 的结 构设 计 、 四 轮 独 立 驱 动 方 案 及 其 如 何 实现 同 步等 关 键 问题 。 对 校 准 设 备
的 主 要 承 载 结 构 进 行 强 度 及 刚度 核 算 ，结 果 表 明 均 控 制 在 材 料 的 许 用 应 力 范 围 内 ，确 定 了该 箱 式 结 构 的合 理 性 ， 说 明 该 校 准 设 备 的 重量 控 制 在 ｌ ０ ｔ 左 右 是 合 理 的 。 同 时 ， 为 了 在 不 增 加 结 构 厚 度 的 前 提 下 达 到 应 有 强
横 梁所 受弯矩 Ｍ横计算 公式 为 ：
Ｍ 横 ＝ ． （１ ）
其中： Ｆ为单 个横 梁所 承 受载荷 ， Ｆ一４ ９ ０ ０ ０ Ｎ； Ｌ为横 梁 长度 ， Ｌ一６ ． ３ ２ ｍ。将 相关 参数 代入 式 （ １ ） 得： Ｍ横一
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