摩擦提升防滑及卡绳系统设计与研究

摘要

多绳摩擦提升机依靠摩擦衬垫和钢丝绳之间的摩擦力传递动力，所以在提升机运行时存在滑动的可能，容易导致重大安全事故，且现有的防滑装置安装位置会影响提升机在换绳、调绳时的卡绳操作，针对此问题，本文设计了一套摩擦提升防滑及卡绳系统，既解决了钢丝绳滑动问题，又具有卡绳功能。
　　首先，根据摩擦提升防滑及卡绳系统的功能要求，对其整体结构进行了分析，借鉴现有防滑装置和卡绳器自锁原理，对钢丝绳制动机构的机械结构进行了设计，并对关键零部件进行了有限元分析，解决了由于防撞梁安装空间不足引起繁重拆装工作的问题；对液压加载系统进行了设计，实现制动力可调；针对监测与控制的要求，对电控系统进行了设计。
　　其次，给出了加载油缸伸缩控制策略及油缸伸缩状态和摩擦衬垫磨损状态检测方案；通过对滑动距离和滑动速度检测的研究，提出了光电编码器故障检测方案；针对传统 PID控制的不足，采用了防滑制动力参数自整定模糊 PID控制策略；在软件设计中，完成了PLC300程序总体架构设计、各程序功能分配以及基于Force Control的组态界面编写。
　　另外，建立了塔式多绳摩擦提升机系统的离散多自由度动力学模型，基于Newmark-β法对动力学模型进行了求解，对滑动距离和滑动速度判断阈值进行了分析；分析了防滑制动力施加时间对制动效果的影响；研究了在提升过程中容器处于不同位置时对滑动参数的影响规律。
　　最后，建立了防滑液压加载系统的AMESim模型和控制系统的Simulink模型，通过对防滑制动力调节性能的联合仿真和结果分析，其防滑制动力调节性能满足要求。

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景和意义(Background and Significance）

1.2 国内外研究现状(Domestic and Foreign Research Status)

1.3 存在主要问题(Main Problems)

1.4 主要研究内容和技术路线(Main Contents and Technical Route)

2 摩擦提升防滑及卡绳系统设计

2.1 钢丝绳制动及卡绳机构机械结构设计(The Mechanical Design of Rope-braking and Clamping)

2.2 钢丝绳制动及卡绳机构应力分析(Stress Analysis of Rope-braking and Clamping Mechanism)

2.3 液压加载系统设计与分析(Design and Analysis of Hydraulic Loading System)

2.4 电控系统设计与分析(Design and Analysis of Electronic Control System)

2.5 本章小结(Summary)

3系统检测和控制策略研究及软件实现方法

3.1 加载液压缸伸缩状态及摩擦衬垫磨损状态检测(The Telescopic Status Detection of Load Cylinder and Friction Liner Wearing)

3.2 滑动速度和滑动距离检测研究(Study on Sliding Velocity and Sliding Distance Detection)

3.3 加载液压缸制动力控制策略研究(Study on Braking Force Control Strategy for Loaded Cylinder)

3.4 软件实现方法研究(Study on Software Design)

3.5 本章小结(Summary)

4 摩擦提升防滑及卡绳系统制动性能研究

4.1 防滑及卡绳系统防滑制动动力学模型研究(Anti-skid Braking Dynamics Model Study on Anti-skid and Rope-clamping System)

4.2 制动机构投入时间对制动性能的影响研究(Study on the Impact of Application Time on the Braking Performance)

4.3 提升高度对制动性能影响研究(Study of theImpact on Lifting Height on the Braking Performance)

4.4 本章小结（Summary）

5防滑制动力调节性能联合仿真分析

5.1 基于 AMESim 的防滑系统液压控制系统模型建立(The Hydraulic Control System Model of Anti-skid System Based on AMESim)

5.2 基于Matlab的参数自整定模糊PID控制器建模(Modeling of the Fuzzy PID Controller with Parameters Self-tuning Based on Matlab)

5.3 联合仿真分析(The Co-simulation Analysis）

5.4 本章小结(Summary)

6 结论与展望

6.1 结论(Conclusions)

6.2 展望(Prospects)

参考文献

作者简历

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