基于工控機(jī)的機(jī)械制動(dòng)原理及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　磁懸浮列車是一種輪軌非粘著傳動(dòng)、懸浮于軌道的新型軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，是介于鐵路和航空之間的一種獨(dú)特的運(yùn)輸方式。在2001年研制的第一輛常導(dǎo)中低速磁懸浮列車實(shí)驗(yàn)線中，除了采用電制動(dòng)以外，還設(shè)置了機(jī)械制動(dòng)和支撐滑塊制動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明，幾種制動(dòng)方式中，電制動(dòng)和支撐滑塊制動(dòng)都達(dá)到很優(yōu)的效果。

　　為了達(dá)到更優(yōu)的性能指標(biāo)，對(duì)正在改型的第二輛常導(dǎo)中低速磁懸浮列車的機(jī)械制動(dòng)進(jìn)行了改進(jìn)。但是，機(jī)械制動(dòng)受外界環(huán)境的影響很大，為了有條件地改變制動(dòng)力，有效地克服外界環(huán)境的影響，引入了減速度控制方案。本文利用工控機(jī)、數(shù)控、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，對(duì)常導(dǎo)中低速磁懸浮列車的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械制動(dòng)。整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)械制動(dòng)裝置、工控機(jī)、高速數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)常導(dǎo)中低速磁懸浮列車機(jī)械制動(dòng)的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。

　　2、機(jī)械制動(dòng)的制動(dòng)原理

　　目前我校自行研制的改進(jìn)型常導(dǎo)中低速磁懸浮列車的機(jī)械制動(dòng)采用了氣一液制動(dòng)方式，為了減小制動(dòng)器的體積，制動(dòng)的工作介質(zhì)采用液壓油。機(jī)械制動(dòng)氣路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 磁懸浮列車機(jī)械制動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)由比例閥、氣液轉(zhuǎn)換器、制動(dòng)器組成。氣壓調(diào)節(jié)選用了電流型的比例氣壓調(diào)節(jié)閥，其入口氣壓由恒壓閥調(diào)節(jié)在0.6MPa左右。車輛的氣液轉(zhuǎn)換器的最大增量氣壓設(shè)置為0.4MPa，最大油壓可以工作在10MPa左右，因此我們選用轉(zhuǎn)換比為1∶25的氣—液轉(zhuǎn)換器。當(dāng)控制電流為4～20mA時(shí)，輸出氣壓在0～0.4MPa變化，制動(dòng)器的制動(dòng)油壓相應(yīng)在0～10MPa之間變化，每臺(tái)制動(dòng)器的制動(dòng)臂產(chǎn)生0～9000N的夾持力。如果摩擦片的磨擦系數(shù)在0.3左右時(shí)，單臺(tái)制動(dòng)器的制動(dòng)力可以大于2500N。由于每輛車有16臺(tái)制動(dòng)器，共可產(chǎn)生大于40000N的制動(dòng)力，在磁浮車處于額定載重條件下（總重30t時(shí)），僅機(jī)械制動(dòng)即可產(chǎn)生大于1.3m／s2的減速度效果。