隔爆型智能液压制动器的研制

摘要

本文以采煤机液压制动器为研究对象，运用嵌入式技术、单片机技术及虚拟仪器技术，根据国家防爆标准研制了隔爆型智能液压盘式制动器。主要工作如下： (1)为了检测采煤机制动器摩擦片的温度，利用有限元分析软件ANSYS10.0对其进行了温度场的数值模拟，得到了制动器摩擦片及对偶盘温度场的分布状况及瞬态变化情况。 (2)为了准确判断制动器摩擦材料的失效程度，采用模块化的设计思想，研制了一种在线检测系统。该系统硬件部分以C8051F020为控制核心，简化了外围电路设计，提高了系统的集成度；软件部分编写了模拟量的采集、存储、显示程序及单片机与上位机的通信程序，并以Labwindows/CVI为测试系统平台完成了数据的记录、保存和打印功能。 (3)为了防止电气设备在运行过程中产生的火花和高温引起的爆炸，依据爆炸性气体环境用电气设备的国家标准，对电器部分进行了隔爆设计。在隔爆型智能液压制动器的检测电路中，模拟量采集模块可实现温度和位移的高精度测量；通信模块采用Modbus协议，实现了单片机与采煤机工控机的数据交换；系统通过液晶显示模块能够显示制动次数、温度和磨损量；存储模块实现了采集数据的存储，即使在离线状态下也可对数据进行分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的背景

1.2国内外制动器的发展与研究现状

1.3本课题主要工作、技术路线和研究意义

1.3.1主要工作

1.3.2技术路线

1.3.3研究意义

1.4本章小结

2盘式液压制动器的结构和工作原理

2.1盘式液压制动器的基本性能要求

2.2制动器的分类

2.3盘式液压制动器的工作原理及存在问题

2.3.1盘式液压制动器的结构和工作原理

2.3.2盘式液压制动器存在的问题

2.4本章小结

3制动器制动过程中温度场分析

3.1制动器摩擦副温度场的研究状况

3.2制动器摩擦材料性能和种类

3.2.1制动器摩擦材料的性能

3.2.2制动器摩擦材料的种类

3.2.3制动器摩擦材料的选择

3.3摩擦片及对偶盘热传导的数学模型

3.3.1基本假设

3.3.2数学模型

3.4摩擦片及对偶盘瞬态温度场有限元分析过程

3.5摩擦片及对偶盘温度场结果分析

3.6本章小结

4制动器检测系统的硬件设计

4.1概述

4.2传感器的选择

4.2.1传感器的选择原则

4.2.2温度传感器的选择

4.2.3位移传感器的选择

4.3检测系统设计

4.3.1主控芯片的选择

4.3.2电源模块的设计

4.3.3采集模块的设计

4.3.4存储模块的设计

4.3.5显示模块的设计

4.4单片机与采煤机通信模块的设计

4.5本章小结

5制动器检测系统软件的设计与实现

5.1概述

5.2检测程序的总体设计

5.3模拟量采集模块的软件设计

5.3.1温度采集模块的软件设计

5.3.2位移采集模块的软件设计

5.4数据存储模块的软件设计

5.5显示模块的软件设计

5.6上位机程序设计

5.6.1Lab Windows／CVI软件介绍

5.6.2人机交互界面设计

5.6.3 Modbus通信协议

5.7本章小结

6制动器防爆设计

6.1防爆的原理

6.2防爆的发展

6.3防爆的分类

6.4本系统采用的防爆技术

6.4.1隔爆型设备的基本设计要求

6.4.2防爆材料选择与强度设计

6.4.3隔爆结构设计

6.4.4其它结构设计

6.5本章小结

7结论

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文