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液压支架分级分布式微机电磁阀液压控制系统毕业论文.doc

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液压支架分级分布式微机电磁阀液压控制系统毕业论文.doc

液压支架分级分布式微机电磁阀液压控制系统摘要以集散型控制理论为基础,论述了综采工作面液压支架分级分布式微机电液控制系统的原理,给出了液压支架的3种控制模型,设计了以MCS51单片机为核心的液压支架控制器,进行了控制器的硬件设计和软件调试。关键词集散型控制系统;液压支架;单片机中图分类号TP273;TD3554ADISTRIBUTEDCOMPUTERCONTROLSYSTEMOFMININGHYDRAULICSUPPORTMACHUNYANLIGENGXINYANGJIANKANGCOLLEGEOFINFORMATIONENGINEERINGOFTUTJINCHENGMININGBUREAUABSTRACTTHISPAPERPRESENTSTHEPRINCIPLESOFDISTRIBUTEDCOMPUTERCONTROLSYSTEMOFMININGHYDRAULICSUPPORTFORTHECOALFACEWITHCOMPLEXCUTTINGEQUIPMENTONTHEBASISOFTHEDISTRIBUTEDCOMPUTERCONTROLTHEORYTHREECONTROLMODESOFTHEHYDRAULICSUPPORTARESUPPLIEDINTHEPAPERITALSODEALSWITHTHEDESIGNOFTHEHYDRAULICSUPPORTCONTROLLERWITHTHEPRICIPALPARTOFAMCS51SINGLECHIPCOMPUTERINADDITION,THEHARDWARECIRCUITSDESIGNANDSOFTWAREPROGRAMADJUSTMENTOFTHECONTROLLERAREALSOMENTIONEDINTHEPAPERKEYWORDSDISTRIBUTEDCOMPUTERCONTROLSYSTEM;HYDRAULICSUPPORT;SINGLECHIPMICROCOMPUTER采煤工作面综合机械化设备CCMECOALFACECOMPLEXMECHANICALEQUIPEMENTS,主要由采煤机、液压支架和刮板运输机俗称煤溜子等设备组成。液压支架是综合机械化采煤工作面的主要设备之一,它分散布置在整个采煤工作面上。一个工作面一般装备100架左右或更多的液压支架。为了有效地提高综采工作面的生产效率和管理水平,本文以集散型控制系统DCCSDISTRIBUTEDCOMPUTERCONTROLSYSTEMS理论为基础,设计了液压支架分级分布式微机电液控制系统。中文摘要课题根据当前综合机械化采煤工作面所采用支护方式暴露出来的问题,提出采用自移式超前支护液压支架对综放面端头进行超前支护;考虑到现今液压支架生产企业在产品开发过程中存在的种种弊端,提出将虚拟样机技术应用到液压支架的设计开发中。在支架投入生产之前在计算机上仿真和修改数字样机,缩短了研发周期,提高了产品质量,减少了由于制造物理样机而增加的成本。本课题也为其他机械产品的开发提供了一个成功的范例。课题介绍了虚拟样机技术、国内外液压支架的发展状况以及利用虚拟样机技术进行自移式超前支架开发的意义;介绍了自移式超前支架的结构特点、承载原理以及应用MALTAB语言编写M文件的方式自动计算出自移式超前支架的主要技术参数;介绍了自移式超前支架液压控制系统的特点和常用的液压基本回路,设计出自移式超前支架的液压控制系统,提出基于虚拟样机技术的液压控制系统的实现方法。在UGNX环境下完成了自移式超前支架零部件的三维造型设计并采用自底向上的装配方式,完成了支架的虚拟装配,查找设计不合理的因素,计算出自移式超前支架的质量、体积、转动惯量等物理特性,并且完成了从3D实体模型图到2D工程图的生成。将零部件的3D模型按照PARASOLID标准输出“X_T”文件,为ANSYS进行有限元分析做准备。介绍了有限元法的基本原理及其求解步骤,在研究CAE技术和CAD技术之间的数据传输的基础上,提出利用ANSYS和UGNX的数据接口,将UGNX环境下输出的“X_T”文件导入ANSYS环境下,进行网格划分、约束加载求解、后处理,完成自移式超前支架主要承载部件(如顶梁等)的应变、应力分析,根据零部件在承载状态下变形量的大小验证零部件的设计是否合理。外文摘要THETHESISRAISESDESIGNINGTHEAUTOMATICADVANCEDHYDRAULICBRACKETTOSUPPORTTHETERMINALOFTHEWORKINGFIELDSACCORDINGTOTHEPROBLEMSEXPOSEDTOTHESUPPORTINGMETHODNOWADAYSBEINGUSEDINMECHANIZEDCOALCUTTINGCONSIDERINGTHEHYDRAULICBRACKETCOMPANYHASMANYMALADIESDURINGTHEDEVELOPMENTOFTHEPRODUCTS,THETHESISRAISESADOPTINGVIRTUALPROTOTYPINGTODESIGNTHEPRODUCTBYSIMULATIONANDMODIFYINGDIGITALPROTOTYPINGONCOMPUTERBEFOREPRODUCT,WECANREDUCETHECOSTSANDSHORTENTHEDESIGNINTERVALANDIMPROVETHEQUALITYOFTHEPRODUCTSTHETHEMEALSOPROVIDESASUCCESSFULPARADIGMFORTHEDESIGNOFOTHERMACHINERYPRODUCTSTHETHESISINTRODUCESVIRTUALPROTOTYPINGTECHNOLOGY,DEVELOPMENTOFTHEHYDRAULICSUPPORTSANDTHESIGNIFICANCEOFDESIGNINGAUTOMATICADVANCEDBRACKETBASEDONVIRTUALPROTOTYPINGTECHNOLOGYTHETHESISINTRODUCESTHESTRUCTUREFEATURESOFTHEBRACKET,THEPRINCIPLEFORENDURINGTHELOADANDINSTRUCTSAMETHODOFCOUNTINGKEYTECHNOLOGYPARAMETERSUSINGMATLABTOEDITMFILESTHEFEATURESANDTHEFUNDAMENTALCIRCUITOFTHEHYDRAULICCONTROLLINGSYSTEMAREALSOINSTRUCTED,ANDTHEHYDRAULICCONTROLLINGSYSTEMOFTHEAUTOMATICADVANCEDBRACKETISDESIGNED,PUTTINGFORWARDTHEMETHODOFEMULATINGBASEDONTHEVIRTUALPROTOTYPINGTECHNOLOGYTHETHESISACHIEVESTHREEDIMENSIONDESIGNFORTHEPARTSOFTHEBRACKET,ANDCOMPLETESVIRTUALASSEMBLEUSINGBOTTOMUPASSEMBLY,CHECKINGIRRATIONALFACTORSINTHEDESIGN,COUNTINGTHEQUALITY,VOLUMEANDTHERETARYINERTIAOFTHEASSEMBLYSOLIDANDCREATINGENGINEERINGDRAWINGFROM3DMODELTO2DVIEWINUGNX“X_T”FILESOFTHE3DMODELSAREEXPORTEDBYPARASOLIDSTANDARDANDMAKEREADYFORTHEANALYSISUSINGANSYSSOFTWARETHETHESISINSTRUCTSTHEPRINCIPLEFORTHEFEAANDSOLVINGSTEPS,PUTFORWARDTHEMETHODOFGUIDINGTHE“X_T”FILEINTOANSYSCONDITIONSBASEDONTHEINVESTIGATIONOFTHEINTERFACEBETWEENTHECAETECHNOLOGYANDCADTECHNOLOGY,MAKINGANALYSISOFSTRESSANDSTRAINFORTHEMAINLOADINGPARTSEFUPPERBEAM,ETCOFTHEAUTOMATICADVANCEDBRACKETBYMESHING,LOADINGSOLVINGANDPOSTPROCESSING,ANDVERIFYINGTHERESULTOFTHEDESIGNOFTHEPARTSINLOADINGCONDITIONSACCORDINGTOTHESTRAIN高强度结构钢的焊接试验及液压支架有限元分析/THEWELDINGEXPERIMENTSOFHIGHSTRENGTHSTRUCTURALSTEELANDTHEFINITEELEMENTSTRENHTHANLYSISOFFLUIDPOWERBEARER中文摘要本文对抗拉强度为800高强钢WH80的焊接性能进行了研究,实验数据表明高强钢WH80可以用于支架设计。初步总结了一套焊接工艺,包括预热温度的确定、低强度匹配的可行性、焊接速度的选取以及线能量的确定等,这些研究方法与手段可以直接用于生产实践。对支架整架结构件装配体进行了应力分析,建立了具体的分析模型,对于外载荷的处理、边界条件的确定提出了具体的处理方法,建立了完整的支架简化结构模型。通过研究,可以得出如下结论1高强钢WH80属于低焊接冷裂纹敏感性钢,可用作支架设计板材。2WH80钢可以选用比母材强度低的焊接材料J707RH进行焊接,以使接头强度与母材强度等强。3预热温度的确定除考虑材料化学成份外,还应考虑到晶向组织的变化。对于WH8O高强钢为防止脆化,预热温度应选定在120左右。4支架在顶梁偏载工况下受力状况最为恶劣,表现为支架顶梁、斜梁、前后连杆和底座等处都有较大的应力分布。5最高VONMISES应力分布表现为区域性、局部性的存在,在实际设计中应考虑在该区域施以高强度板材,而无需整架采用高强度板材,以节省支架成本。外文摘要THISTOPICRESEARCHCONTENTWAS800HIGHTENSILESTEELWH80WELDINGPERFORMANCECONDUCTSTHERESEARCHTOTHETENSILESTRENGTH,THEEMPIRICALDATUMHADINDICATEDHIGHTENSILESTEELWH80WASALLOWEDTOUSEINTHESUPPORTDESIGNTHISTOPICRESEARCHINITIALLYSUMMARIZEDSETOFWELDINGSCRAFTS,INCLUDINGTHEPREHEATINGTEMPERATUREDETERMINATION,THELOWINTENSITYMATCHFEASIBILITY,THEWELDINGSPEEDSELECTIONASWELLASTHELINEENERGYINDEEDGRADES,THESERESEARCHTECHNIQUESANDTHEMETHODMAYDIRECTLYUSEINTHEPRODUCTIONPRACTICEHASCARRIEDONTHESTRESSANALYSISTOTHESUPPORTENTIREFRAMESTRUCTURALELEMENTASSEMBLYBODY,HASESTABLISHEDTHECONCRETEANALYSISMODEL,REGARDINGOUTSIDELOADPROCESSING,THEBOUNDARYCONDITIONDETERMINATIONPROPOSEDTHECONCRETEPROCESSINGMETHOD,ESTABLISHEDTHEINTEGRITYSUPPORTTOSIMPLIFYTHESTRUCTURALMODELTHROUGHTHERESEARCH,WEMAYDRAWFOLLOWINGCONCLUSION1HIGHTENSILESTEELWH80BELONGSTOTHELOWWELDINGCOLDCRACKSENSITIVESTEELANDMAYSERVEASTHESUPPORTDESIGNPLATE2THEWH80STEELMAYSELECTCOMPAREDTOPARENTMETALINTENSITYLOWWELDINGMATERIALJ707RHCARRIESONTHEWELDING,CAUSESTHEATTACHMENTINTENSITYANDTHEPARENTMETALINTENSITYANDSOONISSTRONG3PREHEATINGTEMPERATUREDETERMINATIONBESIDESCONSIDERATIONMATERIALCHEMICALCOMPOSITION,BUTALSOSHOULDCONSIDERTHECRYSTALTOORGANIZATIONSCHANGEFORPREVENTSTHEEMBRITTLEMENTREGARDINGTHEWH8OHIGHTENSILESTEEL,THEPREHEATINGTEMPERATURESHOULDDESIGNATEABOUT1204THESUPPORTCARRIESUNDERTHEOPERATINGMODEINTHETOPBEAMTHESTRESSCONDITIONTOBEWORST,DISPLAYSFORTHESUPPORTTOPBEAM,SLOPINGBEAMS,AROUNDTHECONNECTINGRODANDTHEFOUNDATIONANDSOONPLACEALLHASTHEBIGGERSTRESSDISTRIBUTION5HIGHESTVONTHEMISESSTRESSDISTRIBUTIONPERFORMANCEFORTHEREGIONALCHARACTERISTIC,THEPARTIALEXISTENCE,INTHEACTUALDESIGNSHOULDCONSIDERSERVESWITHTHEHIGHSTRENGTHPLATEINTHISREGION,BUTNEEDNOTTHEENTIREFRAMETOUSETHEHIGHSTRENGTHPLATE,SAVESTHESUPPORTCOST现代煤矿高效工作面的关键设备液压支架,是煤矿实现采煤、运输和支护等所有工序全部机械化的重要环节。结合多年的液压支架制造经验,分析了液压支架标准化现状及弊端,进而对液压支架标准化的实施途径提出了建议,以期对推动液压支架标准化的进程有所裨益【英文摘要】THEHYDRAULICSUPPORTISTHEKEYEQUIPMENTINTODAYSHIGHPRODUCTIONFACESUNDERGROUND,ITISIMPORTANTTACHETOREALIZETHEMECHANISATIONOFALLPROCESSINCLUDINGMINING,TRANSPORTANDSHORINGETCCOMBININGYEARSEXPERIENCEOFTHEHYDRAULICSUPPORTPRODUCTION,AUTHORANALYSEDHYDRAULICSUPPORTSTANDARDIZATIONPRESENTSITUATIONANDABUSE,ANDTHENMADESUGGESTIONABOUTTHEIMPLEMENTCHANNELOFHYDRAULICSUPPORTSTANDARDIZATION,INORDERTOFORPROMOTETHEPROCESSOFHYDRAULICSUPPORTSTANDARDIZATIONBENIFIT在详细分析液压支架初撑力与直接顶相互作用机理的基础上,对支架合理初撑力的确定进行了分析研究,并提出了合理支架初撑力的确定方法。【英文摘要】ONTHEBASISOFANALYSISOFTHERECIPROCITYMECHANISMOFORIGINALPRESSUREANDDIRECTROOF,THEAUTHORANALYZESTHESETTINGMETHODSOFAPPROPRIATEORIGINALPRESSUREOFPOWEREDSUPPORTISPUTFORWARDFINALLY综合分析了国产液压支架与国外先进国家支架间在技术性能、控制系统、元件制造以及工作介质等诸方面的差异,设计了以插装阀为控制元件的液压系统,研究了以水为工作介质的支架液压元件制造技术。【英文摘要】THEPAPERGIVESASYNTHETICANALYSISTOTHEDIFFERENCEBETWEENHOMEMADEHYDRAULICTIMBERINGANDIMPORTEDONEFROMADVANCEDCOUNTRYONTECHNICALPROPERTIES,CONTROLSYSTEM,PARTSMANUFACTUREANDWORKINGMEDIUMETC,DESIGNSTHEHYDRAULICSYSTEMWHICHISUSEDPLUGINVALVEASCONTROLLINGPARTANDRESEARCHESTHEMANUFACTURINGTECHNIQUEOFHYDRAULICPARTINTIMBERINGWHICHISWORKINGBYTHEMEDIUMOFWATER课题根据当前综合机械化采煤工作面所采用支护方式暴露出来的问题,提出采用自移式超前支护液压支架对综放面端头进行超前支护;考虑到现今液压支架生产企业在产品开发过程中存在的种种弊端,提出将虚拟样机技术应用到液压支架的设计开发中。在支架投入生产之前在计算机上仿真和修改数字样机,缩短了研发周期,提高了产品质量,减少了由于制造物理样机而增加的成本。本课题也为其他机械产品的开发提供了一个成功的范例。课题介绍了虚拟样机技术、国内外液压支架的发展状况以及利用虚拟样机技术进行自移式超前支架开发的意义;介绍了自移式超前支架的结构特点、承载原理以及应用MATLAB语言编写M文件的方式自动计算出自移式超前支架的主要技术参数;介绍了自移式超前支架液压控制系统的特点和常用的液压基本回路,设计出自移式超前支架的液压控制系统,提出基于虚拟样机技术的液压控制系统的实现方法。在UGNX环境下完成了自移式超前支架零部件的三维造型设计并采用自底向上的装配方式,完成了支架的虚拟装配,查找设计不合理的因素,计算出自移式超前支架的质量、体积、转动惯量等物理特性,并且完成了从3D实体模型图到2D工程图的生成。将零部件的3D模型按照PARASOLID标准输出“X_T”文件,为ANSYS进行有限元分析做准备。介绍了有限元法的基本原理及其求解步骤,在研究CAE

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