板坯夹钳专用摩擦特性实验机的研制

论文摘要

夹钳是板坯夹钳起重机的重要组成部分,通过它吊取高温或常温的板坯,它的设计直接关系到起重机工作的安全性。夹钳楔块加载部分受力非常复杂,如采用传统方式分析是很难得到解析解的。目前楔块关键部分的设计,大都是借鉴以往的夹钳,并不能给出一个针对性设计。本论文正是针对这一问题,设计了实验机并作了大量的相关实验,为该问题的解决进行了探索性研究。 为研究板坯夹钳在不同温度状态下的摩擦力学特性,设计了完全模拟真正夹钳的试验机,利用液压模拟夹紧力和板坯自重。本论文所作的一部分工作就是设计一套单片机测试系统,配合试验机完成各项功能。利用测力传感器检测试件所受的夹紧力,和用于模拟自重的推力。采用高精度位移传感器检测试件的运动,根据这一运动规律求取摩擦系数。并采用油压传感器实时监测系统压力。系统中采用78E516B作为系统CPU,根据实验的需求扩展了128KB的外部数据存储器,同时扩展了12位A/D转换。人机接口采用192×64点阵图形液晶作为系统的输出窗口。扩展了RS232接口可实现与PC机的数据交互。利用82C55扩展了外部I/O接口与按键。输入输出通道采用全隔离处理。为保证系统具有较高的可靠性,本文从硬件和软件诸方面进行了抗干扰设计。系统程序设计采用基于嵌入式操作系统RTX51,各任务模块用C语言编写。 本测试系统可以完成常温及高温摩擦系数测试,并可对一定楔角,一定初始夹紧力的电动板坯夹钳夹取进行可靠性判断。初始夹紧力无级可调,推力采用比例加载方式。测试过程可以实时显示被测得压力、推力、位移、油压。可以连续存储7次实验28条曲线的数据,并且可以在测试系统上以曲线方式显示这些数据。 利用该实验机测试了一些材料高温以及常温的摩擦系数,并对7°40′的楔块进行了夹取可靠性试验。回收数据后,分析处理了所采集的数百组数据,根据摩擦专著的一些原理对这些数据进行了分析,得出了一些定性的结论。

论文目录

• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源及研究的目的和意义
• 1.3 摩擦与摩擦学理论
• 1.3.1 摩擦产生机理与摩擦系数的定义
• 1.3.2 摩擦学相关理论
• 2 MCTX-1000夹钳摩擦特性实验机结构
• 2.1 电动平移板坯夹钳结构功能分析
• 2.2 摩擦特性实验机的技术要求与机构设计
• 2.3 实验机技术参数及操作
• 3 实验机测试系统硬件电路设计
• 3.1 测控部分总体设计
• 3.2 硬件各部分具体设计
• 3.2.1 单片机选型
• 3.2.2 时钟电路的设计
• 3.2.3 复位电路的设计
• 3.2.4 人机接口原理与设计
• 3.2.5 数据采集设计
• 3.2.6 参数存储 EEPROM扩展
• 3.2.7 数据存储器扩展
• 3.2.8 信号调理电路设计
• 3.2.9 开关量输入输出通道设计
• 3.2.10 上下位机通讯
• 3.2.11 译码器及寻址空间扩展
• 3.3 系统可靠性设计
• 3.3.1 抗干扰技术的重要性
• 3.3.2 系统硬件抗干扰措施
• 3.3.3 软件抗干扰的实现
• 4 测控部分的的软件设计
• 4.1 编程语言的选择
• 4.2 常用嵌入式开发平台简介
• 4.3 开发平台的选择和论证
• 4.3.1 几种常见实时操作系统的分析
• 4.3.2 RTX51内核原理
• 4.3.3 RTX51Tiny内核功能的实现
• 4.3.4 非抢占式实时多任务操作系统内核的优点和不足
• 4.3.5 基于多任务操作系统的具体编程
• 4.3.6 各任务程序功能模块图
• 5 实验机系统调试与在系统编程
• 5.1 实验机系统调试
• 5.1.1 测试部分调试
• 5.1.2 机械系统标定
• 5.2 利用串口对 W78E516B在线编程（ISP）
• 5.2.1 ISP编程技术简述
• 5.2.2 对 W78E516的在系统编程的实现过程
• 6 测试实验和数据处理
• 6.1 实验设备
• 6.2 实验项目及试件规格
• 6.2.1 实验项目
• 6.2.2 试件材料与规格
• 6.3 实验结果与数据处理
• 6.3.1 常温态摩擦系数测定
• 6.3.2 高温态摩擦系数测定
• 6.4 楔块夹持模拟实验实测结果
• 6.4.1 常温楔块夹持实验
• 6.4.2 高温楔块夹持实验
• 结论
• 参考文献
• 附录A 附录内容名称
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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