采煤机液压盘式制动器试验台的研制

论文摘要

采煤机制动器安装在采煤机牵引电机轴的端面上,是用来减速或停止采煤机行走的制动设备,其性能的好坏直接影响采煤机工作的安全性和可靠性。由于目前缺少对采煤机制动器性能的检测设备,因此研制采煤机液压盘式制动器试验台具有非常重要的工程意义。本论文结合采煤机制动器的特点,研制了采煤机液压盘式制动器试验台。本课题研究的主要内容包括以下三个方面:（1）应用有限元软件ANSYS10.0对制动过程中采煤机制动器前端面和摩擦副的温升进行了数值模拟分析,为温度传感器的布置和温度的检测提供了理论依据;通过对试验台惯性负载大小的确定、惯量模拟方式的选择,设计了惯性飞轮系统,并在此基础上,确定了驱动电机的功率,设计了制动器检测箱、磨损量检测机构和主轴等机械装置,完成了试验台机械部分的设计。（2）对试验台测控部分进行了硬件和软件的设计,实现了电机调速、数据采集、数据存储、串口通信等功能。在硬件设计方面,该系统选用了8051F005单片机作为控制核心,并设计了相关电路;软件设计方面主要包括单片机程序设计和上位机程序设计。其中,上位机采用虚拟仪器软件Lab windows/CVI进行编程,设计了试验台测控系统的人机交互界面。（3）参考《国标QC/T479-1999货车、客车制动器台架试验方法》对制动器进行试验,测出了采煤机制动器制动时的力矩、转速以及摩擦片的温度和磨损量,完成了采煤机制动器性能的检验与测试,为采煤机液压盘式制动器产品质量、使用安全、可靠性提供了保证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外制动器试验台的研究现状
• 1.3 本课题的主要工作、技术路线
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 本章小结
• 2 采煤机液压盘式制动器
• 2.1 制动器的性能要求
• 2.2 制动器的组成及分类
• 2.2.1 制动器的组成
• 2.2.2 制动器的分类
• 2.3 制动器的评价指标及试验方法
• 2.3.1 制动器摩擦材料的发展
• 2.3.2 制动器的评价指标
• 2.3.3 制动器的试验方法
• 2.4 采煤机制动器的结构和工作原理
• 2.5 本章小结
• 3 采煤机制动器负载惯量的确定
• 3.1 采煤机牵引部的原理
• 3.1.1 采煤机的性能参数
• 3.1.2 牵引部传动原理
• 3.2 采煤机受力分析
• 3.2.1 牵引阻力的估算方法
• 3.2.2 采煤机最大牵引阻力的估算
• 3.3 惯性负载的计算
• 3.3.1 转动惯量的计算
• 3.3.2 传动比的计算
• 3.3.3 惯性负载的确定
• 3.3.4 作用力的折算
• 3.4 本章小结
• 4 制动器温度场分析
• 4.1 制动过程中摩擦表面温度场计算方法
• 4.2 制动器端盖及摩擦副热传导的数学模型
• 4.2.1 盘式制动器的生热与散热过程
• 4.2.2 基本假设
• 4.2.3 数学模型
• 4.3 制动器端盖及摩擦副瞬态温度场有限元分析过程
• 4.4 制动器端盖及摩擦副温度场结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 试验台设计
• 5.1 试验台设计方案的确定
• 5.1.1 加载方式的研究
• 5.1.2 设计方案的提出与选择
• 5.1.3 惯量模拟方式的选择
• 5.2 盘式液压制动器试验台的结构与原理
• 5.2.1 试验台的结构
• 5.2.2 试验台的工作原理
• 5.2.3 试验台的工作过程
• 5.2.4 试验台的技术参数
• 5.3 电机功率的确定和选用
• 5.4 飞轮系统的设计
• 5.5 联轴器的选择校核
• 5.6 轴系的设计
• 5.7 制动器检测箱及力矩的测量装置
• 5.8 温度和位移传感器的布置
• 5.8.1 传感器的选择原则
• 5.8.2 温度和位移传感器的布置
• 5.9 制动液压控制系统
• 5.10 本章小结
• 6 试验台检测系统硬件设计
• 6.1 硬件系统的概述
• 6.2 电路设计原则
• 6.3 主控芯片的选用
• 6.4 试验台调速系统设计
• 6.4.1 交流变频调速原理
• 6.4.2 数字PID 控制调速的实现
• 6.4.3 显示和键盘模块的设计
• 6.5 转速检测硬件电路设计
• 6.6 数据存储模块设计
• 6.6.1 存储器选型
• 6.6.2 单片机外设接口SPI 总线
• 6.6.3 数据存储接口设计
• 6.7 数据通信模块设计
• 6.7.1 接口电路设计
• 6.7.2 数据通信协议
• 6.8 检测系统的设计
• 6.8.1 力传感器的选择
• 6.8.2 测力电路的设计
• 6.9 继电器控制模块设计
• 6.10 电源模块设计
• 6.11 本章小结
• 7 试验台检测系统软件设计
• 7.1 上位机软件功能实现
• 7.1.1 概述
• 7.1.2 开发工具的选择
• 7.1.3 Lab Windows/CVI6.0 简介
• 7.1.4 串行通信设计
• 7.1.5 数据标定设计
• 7.1.6 数据保存设计
• 7.1.7 打印输出设计
• 7.2 下位机软件设计
• 7.3 本章小结
• 8 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录