矿用运载小车位置数显装置的研究与开发

摘要

矿用绞车是煤矿类相关企业生产中的一个重要组成部分，主要是被用在调车场、暗斜井、上山、下山、平巷等生产场合，绞车在巷道中用来托运、升降运载小车，或用来拆除和回收矿山回采工作面顶柱。因为绞车作业属危险性工作，操作绞车的工作人员不能直接进入运载小车操作区，因此需要将绞车布置在距运载小车作业面较远的安全地段，然后绞车用钢丝绳钩头来拉倒和回收运载小车，因此操作者对于运载小车所在位置的实时要有明确的定位，从而可以在操作绞车时能安全有效控制其速度。目前国内生产的绞车只有部分有简单的机械显示方法能估算出运载小车的距离，并且测量误差很大，并没有矿用绞车可以实时显示运载小车位置的装置，因此在操作绞车设备时具有很大的盲目性和随机性，并且存在较大的安全隐患，所以对绞车操作用者而言运载小车的距离实时确认是矿业生产系统中一个重要的环节。
　　该矿用运载小车位置数显装置是与宿州新东方机电公司合作开发研究的，在综合阅读大量的实用性期刊文献以及到新东方机电公司参观学习，了解公司对该装置的具体需要，在现有绞车运载小车位置的显示装置基础上，进行改进并开发出的具有实现显示运载小车距离的装置。
　　首先，分析与总结了国内外在矿用绞车的发展状况及其工作原理，介绍现在应用的几种运载小车位置显示装置的显示原理及其发展概况，以及所要设计开发的位置显示装置所用的机械装置、传感器、系统硬件及系统软件的相关知识。
　　其次，文章阐述了运载小车显示装置的总体设计理念，机械组成部分及其显示原理。对比几种设计方案并结合实际应用，选择在绞车的滚筒后加装传动装置，并在装置上安装增量旋转编码器的技术方案，用两侧导向轮来控制钢丝绳直线通过测量轮和传动轮，钢丝绳带动测量轮转动，测量轮尾部一侧加装的增量旋转编码器会随着测量轮转动，实时的将测量轮旋转产生的机械旋转信号转换成电信号脉冲。设计的硬件电路有工控单片机、电源电路、报警电路、数据存储电路、传感器信号采集电路、显示电路等组成，传感器电脉冲信号传递到该硬件系统。软件系统有程序初始化、数据处理、显示、参数设置修改等部分组成，有得到的电信号脉冲被通过编制好的应用程序转变为长度值，进行累计计算显示在数码显示管上，从而显示钢丝绳移动的距离，从而可以实时知道运载小车的在矿井中确切位置。
　　最后，针对设计出的装置进行相关实验，并在新东方机电公司帮助下将该装置应用在其生产的矿用绞车上，经过实践说明该装置具有安装调试方便、操作简单、可实时显示、性能可靠等特点，对矿业类企业在生产中具有较好地的应用和推广价值。

目录

声明

摘要

图目录

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 JD调度绞车介绍

1．3 运载小车运动过程与速度

1．4 编码器技术原理

1．5 课题来源

1．6 本课题研究的目的和主要内容

1．6．1 本课题研究的目的

1．6．2 本文研究的主要内容

第二章 运载小车测距方案的设计

2．1 矿用绞车位置测量装置研究现状

2．1．1 牌坊式指示器

2．1．2 圆盘式指示器

2．1．3 电压模拟式指示器

2．1．4 钢丝绳充磁式

2．1．5 光电编码盘式

2．2 运载小车位置数显装置总体设计方案

2．2．1 测量方式选择

2．2．2 装置总体设计方案

2．3 本章总结

第三章 数显装置机械结构的研究

3．1 总体设计方案

3．2 导向动轮设计

3．2．1 外侧导向轮设计

3．2．2 内侧导向轮设计

3．3 传动轮设计

3．4 测量轮与固定板设计

3．4．1 测量轮设计

3．4．2 传感器设计

3．4．3 弹簧设计

3．5 安装支架设计

3．6 机械结构装配图

3．7 本章总结

第四章 数显装置硬件设计

4．1 方案选择

4．2 硬件组成

4．2．1 电源模块

4．2．2 主控模块

4．3 显示及按键输入模块

4．3．1 数码管和指示灯显示模块

4．3．2 按键输入模块

4．4 检测模块

4．5 EEPROM模块

4．6 驱动模块

4．7 外部通信接口模块

4．8 本章总结

第五章 数显装置软件设计及应用

5．1 系统软件设计及其流程图

5．2 参数设置子程序

5．3 数据处理子程序

5．4 显示子程序

5．5 智能节能操作

5．6 装置的应用

5．7 本章总结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附件

致谢

攻读学位期间发表的学术论文