铸铁镶铜闸门优化设计、制造及自动化研究

摘要

本文在收集国内外有关闸门资料的基础上,并以闸门的结构优化、降低制造成本和提高可靠性为研究主线,着重研究了城市氧化沟污水处理工艺中使用数量很大的设备——铸铁镶铜闸门的结构优化、制造和自动化控制等问题。
　　长期以来,国内的闸门设计通常是由设计人员凭经验或类比法进行设计。本文利用ANSYS软件对铸铁闸门门体建立了三维有限元模型,对闸门门体的应力与应变作了三维有限元计算,得出该闸门在静水压下的变形及应力分布规律,并对闸门结构进行了优化设计。结果表明用三维有限元设计方法能使闸门重量大大减轻。
　　至目前为止,闸门仍然没有标准化和系列化,导致在售后维修中极大不便,也导致国内闸门制造效率低和成本较高。本文对闸门的关键零部件进行了系列化和标准化设计;同时开发了闸门楔块刨加工、楔座群钻和螺杆旋风铣削等工艺装备,大大提高了生产效率、保证了零件精度和易损件的互换性。另外解决了一个关键工艺,利用钎焊技术在闸门上钎焊铜圈,使贵重金属铜的使用量大大减少。
　　针对运用传统闸门启闭机电器控制落后状况,自主开发了一套基于PLC的闸门自动控制系统,实现了自动检测闸门开度、闸前水位、并实时记录过闸流量和自动报警,能监控两台闸门交替运行,达到自动控制的目的。
　　上述部分创新论点已在公开发表的论文(《光学技术》核心刊物,EI收录,第一作者)和国际会议论文中阐述。

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第一章序言

§1.1 课题研究目的和意义

§1.2 课题在国内外的研究现状

§1.3 铸铁镶铜闸门的组成、类型、用途和选用

§1.4 本课题研究的体系结构和技术路线

§1.5 本文的主要研究内容

第二章 铸铁镶铜闸门门体的优化设计和关键零件系列化设计研究

§2.1 相关理论及软件介绍

§2.2 闸门门体有限元模型的建立及参数的选取

§2.3 铸铁镶铜闸门门体的传统设计方法

§2.4 铸铁镶铜闸门门体的优化设计

§2.5 闸门楔块和楔座的系列化和标准化设计

§2.6 闸门螺杆的系列化和通用化设计

§2.7 本章小结

第三章 铸铁镶铜闸门制造关键工艺的研究

§3.1闸门楔块的加工工艺研究

§3.2 闸门楔座的加工工艺研究（群钻）

§4.3 铜密封面的关键工艺——运用钎焊工艺制作[27、28]

§4.4 铸铁镶铜闸门螺杆的关键工艺——旋风铣削工艺研究

§3.5 本章小结

第四章 铸铁镶铜闸门自动控制系统的研究

§4.1 闸门控制概况

§4.2 系统设计任务、目标及方案选择和实现

§4.3 硬件设计部分[30、31、32]

§4.4 软件设计部分

§4.5 系统调试

§4.6 本章小结

第五章 全文总结与展望

§5.1 主要结论

§5.2 展 望

致谢

参考文献