刮板输送机链条张力的测控系统设计.doc

1、摘 要IV刮板输送机是一种以挠性体为牵引机构的连续输送机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤布置机械，是目前长壁式采煤工作面唯一的运输设备。可用于水平运输，亦可用于倾斜运输。刮板输送机作为煤炭运输的主要运输设备，在煤炭生产中起着非常重要的作用。目前，我国刮板输送机链条张力的测控系统、制造水平已接近国外同类机型，但与国外相比仍有不少差距。对此，加快研制高可靠性的刮板输送机链条的张力测控系统刻不容缓。随着工作面刮板输送机正逐步向大功率、大运量、大运距和高可靠性方向发展，其性能的要求也在不断的提高。本文针对链条张力的不稳定性，对刮板输送机的链条张力自动控制系统进行了理论分析和研究。 首先，本毕业设计研究

2、了刮板输送机链条张力的预紧力计算，设计了张力自动调节系统，其次在此基础上研究并开发了刮板输送机链条张力的检测系统及其尾部液压自动调节系统。本检测系统是以单片机为核心,并根据检测系统要求设计了传感器系统，单片机外围接口电路和数据传输电路，软件方面完成了数据采集程序以及数据传输程序设计，实现了刮板输送机链条张力的实时检测。本测试系统为分析刮板输送机运行状况，进而对刮板输送机在运行过程中不断加以控制,从而为整个生产的正常运行提供了保障。关键词：刮板输送机；预紧力；数据采集；张力调节系统；液压系统AbstractScraper conveyor is a continuous conveyor mac

3、hinery, the flexible traction mechanism the roadway the coal layout of machinery to the coal face and mining area, is the long wall coalface only transport equipment. Can be used for the horizontal transport, and can also be used for inclined transport.The scraper conveyor as coal transport transpor

4、tation equitment, plays a very important role in coal production. At present, China scraper conveyor chain tension measurement and control system, the manufacturing level is close to similar foreign models, but there are still many gaps compared with foreign countries. In this regard, accelerate the

5、 development of high reliability scraper conveyor chain tension measurement and control system without delay.With the development of AFC towards long distance, high speed, long carrying capacity and large driving power, the request for its performance is improving constantly too. This paper analyses

6、 the AFCs chain tension control system aiming at the instability of the chains tension.First, the graduation design describes how the pre-tightening force of the scraper conveyor is calculated and how the automatic adjusting system is designed. Furthermore it researches and develops the tension meas

7、uring system for the conveyor and the tail hydraulic automatic adjusting system. This detection system regards SMC as the core, and designs sensor system, SMC peripheral interface circuit and data transmission circuit according to the detection system. The software system designs the program of data

8、 gathering and data transmission, and realizes the measure of the chain tension. This detection system for analyzing the scraper conveyer operation conditions, and then controlling the scraper conveyer constantly, provides safeguard for the normal running of the whole production.Key words: AFC；Pre-t

9、ightening force；Data gather；Tension Control System；Hydraulic Pressure System目 录1 引言12 刮板输送机的整体发展状况22.1 国外刮板输送机的发展现状22.2 国内刮板运输机的发展概况33 方案的选择与原理分析53.1 方案的选择53.2 系统原理分析64 链条预紧力分析与计算84.1 链条预紧力分析84.2 链条预紧力计算95 链条张力检测系统115.1 传感器系统设计115.1.1传感器的选择115.1.2传感器的设计145.1.3电阻应变片电桥电路165.2传感器的标定185.2.1传感器标定的意义与方法18

10、5.2.2传感器的静态标定195.2.3传感器的动态标定205.3 放大电路的设计216 电路系统的设计256.1 C8051F020单片机的简介256.1.1数据存储单元的选择276.1.2数据传输方式的选择286.2 数据采集电路及程序设计296.3 单片机与PC机通信电路图326.3.1通讯程序设计336.3.1.1PC机的通信程序设计346.3.1.2单片机的通信程序设计357 液压系统设计367.1 传动方式选择367.2 明确设计依据377.3 液压系统的拟订377.4 液压系统的基本计算388 结论40谢 辞41参考文献42附 录431 引言长壁综采系统技术是支持,挖掘、装载、运

11、输和整体推进的机械化的生产技术,国外称它为长壁工作面全盘机械化。在近半个世纪的发展,它创造和保持一个数量的世界纪录,是世界上最先进的地下采矿技术,新技术革命在最近几年的影响下,正在经历转型进展的影响。目前全自动无人采煤的机械化开采工作面技术,是美国、德国和其他国家科研的重要工作的内容。矿山设备是机械化开采技术的核心部分，工作面的输送机是一个关键的采矿设备。面对输送机自成立以来,经历了各种类型的发展和变化。刮板链条类型的变化经历了“单边中链式边双链式三链式中双链式或单中链式”和“环链紧凑链”的发展；槽式经历了“滚动风格压迫整个铸造焊接或积分卷焊”和“整体铸焊式或整体轧焊式” 及“敞底封底”的发展

12、。工作面的刮板输送机,大约每十年有一个大的发展,促使采矿设备每10年左右有一个很大的进步,综采工作面生产收益率相应级别,每10年水平就要翻一番了。我国综采工作面刮板输送机，取得了很大的进步，因为自70年代中期来，综采工作面的机械化水平和工作效率的提高增长起到了很大的作用。然而，与一些发达国家相比，仍然有很大的差距。近年来，一些外国制造商为了满足市场的需求，不断增加输送功率，采用新结构，新技术，飞速发展机电一体化的技术，使我们的产品不断更新，不断提高生产能力，技术性能改进，不断提高系统的可靠性，并且寿命也显着增加。目前，生产的刮板输送机输送能力，也远远低于发达国家，不能满足生产的需求，整机的性能

13、，没有任何监控设备，使故障频繁发生，停机维护频率高，造成的伤害非常严重。国内刮板输送机已不能满足国内许多高产高效矿井高产高效矿井需要，目前已经向大家介绍了国外生产的刮板输送机，因此，必须结合我国国情和需求，并找出与国外的差距，实现了高功率，高效率的生产刮板输送机，不断以提高其性能，并大力开发机电一体化技术，对刮板输送机的技术改革。2 刮板输送机的整体发展状况输送机在20世纪50年代广泛的使用型号为SGD-11、 SGB-11。但是其不能横向弯曲的自我推进，工作面推进后需要重新安装，要的时间长，劳动强度大，加上缺乏强度，功率小，甚至沿工作面分段爆破，经常发生超载事故。在逐步换用SGD-20 型和

14、SGS-30 型型刮板输送机，工作面的生产能力虽然好转，但仍不能弯曲自移，由人类携带非常沉重，输送机和煤壁的距离比较远，需要人类霍煤。在到70年代，由于采煤的机器大量的使用，于是就出现了SGW-40、SGW-44 型弹性可弯曲刮板输送机，采煤机实现了不解体和不停运的自移，运输能力可达200吨/小时。自80年代以来，采煤运输设备发展很快，由于出现了各种新型采煤机，刮板输送机已经发生了很大变化。由于煤炭采矿机在传送带上行走，不仅需要输送强度，保证采煤机工作的稳定性，并匹配采煤机的生产能力，刮板输送机不断的向重型化方向发展不断。代表型有SGW -150和SGW-250型。出现了一些与大功率采煤机，刮

15、板输送机已达到400500千瓦的电力，运输能力为1000吨/小时，能适应采煤工作面的150 万t/a的规模生产要求的产量。2.1 国外刮板输送机的发展现状自从世界上第一个自诞生的刮板输送机,在历经半个世纪的不断研究、测试、改进,刮板输送机已经成为煤炭运输,特别是长壁输送机运输不可替代的输送设备。近年来,美国、澳大利亚和其他发达国家为代表的集约化高产、高效矿井开采迅速发展,带动了机械化采矿设备向高端的机电一体化技术开拓，构建了生产容量大、自动化程度高,安全可盘, 产量指数增加和效率成倍提高的新一代高收益机械化采煤工作面设备,实现和促进了一矿一井一面的一个高度集约化生产。随着集约化高产机械化长壁开采设备和技术不断向高端发展,为了满足生产能力大,自动化程度高、安全性和可靠性高的生产要求, 几个外国著名的刮板输送机公司不仅专注于改善关键元素零件材料强度来提高其使用寿命,但也非常注重刮板输送机软启动,过载保护以及一个可伸缩的机尾链张紧装置的开发,如提高刮板输送机机电控制水平的发展。现在各种输送机使用的模型形式的软启动、过载保护已经有限矩形液耦合,CST可控驱动安装,变速型流体耦合,文流电机调速等,外国公司他们所研究的紧链器液压马达和可伸缩的尾部调整链条张力紧链系统,既保证输送机链超重型紧面操作安全、可靠、易于控制,还可根据负载