畢業(yè)設(shè)計(jì)(礦井提升系統(tǒng)仿真平臺(tái)改進(jìn)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì))

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第一章礦井提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)的概述1.1 、系統(tǒng)簡(jiǎn)介礦井提升機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制高仿真平臺(tái)以提高提升效率、節(jié)能降耗、安全運(yùn)行為設(shè)計(jì)理念，針對(duì)交流提升系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)完全模擬井底煤倉(cāng)裝載、定量稱重和箕斗自動(dòng)裝載、井上煤倉(cāng)卸載及提升機(jī)全自動(dòng)提升過(guò)程?？煞謩e實(shí)現(xiàn)提升機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行控制和手動(dòng)控制。在控制面板上還包括了信號(hào)系統(tǒng)和故障模擬功能，具備以太網(wǎng)通訊功能，可實(shí)現(xiàn)與集中控制平臺(tái)的連接。礦井提升機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制高仿真平臺(tái)如圖1 所示。1.2 、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)分為機(jī)械部分和電氣控制部分，機(jī)械部分包括提升用交流電機(jī)、滾筒、天輪、井架、提升箕斗、鋼絲繩、裝卸載機(jī)構(gòu)、摩擦輪等設(shè)備；電氣部分圖 1

2、提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)包括西門子 S7-300 PLC、變頻器、位置傳感器、軸角編碼器、控制面板、觸摸屏和控制軟件等。1.3 、運(yùn)行方式用戶可以在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)、觸摸屏以及就地控制面板完成對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。綜合考慮系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性、可靠性以及傳輸距離等的要求，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用 MPI 網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合的形式。當(dāng)設(shè)定為就地方式時(shí)，用戶可精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案在就地控制面板完成對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)和裝載系統(tǒng)的操作；集中方式分別對(duì)應(yīng)觸摸屏，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)和裝載皮帶的一鍵啟?？刂?；選擇遠(yuǎn)程方式時(shí)，提升機(jī)和裝載系統(tǒng)將根據(jù)上一級(jí)系統(tǒng)條件自動(dòng)啟停，或根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)條件執(zhí)行自動(dòng)控制程序。1.4 、工作原理礦井提升機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制高仿真

3、平臺(tái)的整個(gè)工作過(guò)程是由采煤機(jī)采地煤，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸皮帶進(jìn)入主煤倉(cāng)，在由皮帶運(yùn)送到定量倉(cāng)，最后進(jìn)入箕斗提升機(jī)，完成了煤炭的裝載過(guò)程。由主電機(jī)帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，繞過(guò)天輪的鋼絲繩連結(jié)箕斗上下運(yùn)動(dòng)，完成上下提升運(yùn)動(dòng)。提升機(jī)中的箕斗在上下提升運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要進(jìn)過(guò)幾個(gè)階段：加速階段，箕斗在裝滿煤后速度在不斷增加這段時(shí)間很短；勻速階段，箕斗在加速階段后，速度達(dá)到額定速度后就不會(huì)再增加，一直以這個(gè)速度提升，這個(gè)過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，路程也最長(zhǎng)；減速階段，箕斗都經(jīng)過(guò)減速開(kāi)關(guān)后，就要一直在減速，這段時(shí)間也很短；爬行階段，箕斗經(jīng)過(guò)減速階段速度達(dá)到爬行速度， 箕斗就一直以這個(gè)速度提升，直到箕斗到達(dá)停車點(diǎn)時(shí)，箕斗速度就會(huì)立即減為零，箕斗停

4、止。1.5 、使用說(shuō)明用戶可在就地控制面板完成對(duì)于提升機(jī)系統(tǒng)和裝載系統(tǒng)運(yùn)行方式的設(shè)定，可以將其設(shè)定為就地、集中、遠(yuǎn)程三種方式中的任意一個(gè)。當(dāng)設(shè)定為就地方式時(shí)， 用戶可在就地控制面板完成對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)和裝載系統(tǒng)的操作；集中方式分別對(duì)應(yīng)觸摸屏，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)和裝載皮帶的一鍵啟?？刂?；選擇遠(yuǎn)程方式時(shí)，提升機(jī)和裝載系統(tǒng)將根據(jù)上一級(jí)系統(tǒng)條件自動(dòng)啟停，或根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)條件執(zhí)行自動(dòng)操作。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第二章仿真平臺(tái)改進(jìn)的基本要求2.1 電氣部分的改進(jìn)要求（1）提升機(jī)工作信號(hào)應(yīng)聲光兼?zhèn)?，并具有下井口向上井口發(fā)出開(kāi)車信號(hào)上井口收到下井口開(kāi)車信號(hào)后向車房發(fā)出開(kāi)車信號(hào)的順序閉鎖；井口信號(hào)裝置必須與提升機(jī)的控制回路相閉

5、鎖。分析： 礦井提升機(jī)實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)工作信號(hào)聲光兼?zhèn)?，?shí)現(xiàn)相關(guān)回路的閉鎖。其控制系統(tǒng)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）提升機(jī)應(yīng)具有下列保護(hù)裝置：防止過(guò)卷裝置：超過(guò)終端停止位置0.5m。分析：當(dāng)提升機(jī)的提升容器超過(guò)正常終端停止位置 0.5m 時(shí)，必須能自動(dòng)斷電，并能使保險(xiǎn)閘發(fā)生制動(dòng)作用。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。防止過(guò)速裝置：等速段15。分析：當(dāng)提升速度超過(guò)最大速度 15%時(shí)，必須能自動(dòng)斷電， 并能使保險(xiǎn)閘發(fā)生作用。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。過(guò)電流和欠電壓保護(hù)裝置。分析：當(dāng)發(fā)生電動(dòng)機(jī)過(guò)電流和欠電壓時(shí)， 實(shí)施保護(hù)。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。限速保護(hù)裝置。分析：提升速度超過(guò) 3m/s 的提升機(jī)必須裝設(shè)限速保護(hù)裝置，以

6、保證提升容器到達(dá)終端的速度不超過(guò) 2m/s。如果限速裝置為凸輪板，其在一個(gè)行程內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度不小于 270。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。閘間隙保護(hù)裝置。分析： 當(dāng)閘間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)斷電。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。松繩保護(hù)裝置（只有單繩提升機(jī)才有）。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案分析： 纏繞式提升機(jī)必須設(shè)置松繩保護(hù)裝置并接入安全回路和報(bào)警回路，在鋼絲繩松弛時(shí)能自動(dòng)斷電和自動(dòng)報(bào)警。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。減速功能保護(hù)裝置。分析： 當(dāng)提升容器到達(dá)設(shè)計(jì)減速位置時(shí)，能示警并開(kāi)始減速。其保護(hù)由電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。滿倉(cāng)保護(hù)裝置（只有箕斗提升機(jī)才有）。分析： 箕斗提升的井口煤倉(cāng)倉(cāng)滿時(shí)能報(bào)警和自動(dòng)斷電。其保護(hù)由電氣

7、設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）收到開(kāi)車信號(hào)后，確定提升方向，按照（啟動(dòng)）加速、等速、減速、爬行、抱閘停車的順序操作，在不同階段，提升容器的運(yùn)行速度也有所變化。說(shuō)明： 防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、限速裝置和減速功能保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線型式。立井、斜井纏繞式提升絞車應(yīng)加設(shè)定車裝置。故障演示功能：如過(guò)卷 0.5m 后，提升機(jī)過(guò)卷保護(hù)動(dòng)作，提升機(jī)自動(dòng)斷電，同時(shí)施保險(xiǎn)閘。其他如過(guò)速保護(hù)、深度指示器失效保護(hù)等也可以試驗(yàn)。高、低壓及操作臺(tái)送電，啟動(dòng)潤(rùn)滑、制動(dòng)油泵。 （可模擬）2.2 機(jī)械部分的改進(jìn)要求（1）檢查操作臺(tái)上個(gè)儀表，如電流表、電壓表、壓力表等。操作臺(tái)上應(yīng)安有上述儀表，其指示數(shù)值與提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)應(yīng)。

8、（2）深度指示器失效保護(hù)裝置（應(yīng)安裝1 臺(tái)深度指示器）分析：當(dāng)指示器失效時(shí)， 能自動(dòng)斷電并使保險(xiǎn)閘發(fā)生動(dòng)作。也可以另外加設(shè)一臺(tái)圓盤(pán)式深度指示器。（3）提升機(jī)應(yīng)具有可調(diào)節(jié)的工作閘和自動(dòng)控制的保險(xiǎn)閘，在操作臺(tái)上，有相應(yīng)的手動(dòng)閘把和應(yīng)急按鈕。分析： 在操縱臺(tái)上應(yīng)安裝有手動(dòng)閘把和應(yīng)急按鈕及各種儀表，對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第三章控制面板的改進(jìn)3.1 控制面板的結(jié)構(gòu)控制面板由控制按鈕、觸摸屏、運(yùn)行狀態(tài)指示燈和報(bào)警保護(hù)等組成?？刂泼姘迦鐖D 2 所示。報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)保護(hù)指示燈報(bào)警保護(hù)控制觸摸屏按鈕圖 2控制面板3.2 控制面板的改進(jìn)控制面板是集操作、提升運(yùn)行狀態(tài)指示、報(bào)警保護(hù)裝置、將控制

9、面板改進(jìn)成操縱臺(tái)，更能真實(shí)直觀的了解提升系統(tǒng)的操縱平臺(tái)。真實(shí)的體驗(yàn)提升機(jī)操作過(guò)程，更深刻的了解提升系統(tǒng)。操縱臺(tái)主要由顯示屏、制動(dòng)手把、操縱手把、儀表、按鈕和指示燈等精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案組成。操縱臺(tái)前平面左側(cè)裝有4 個(gè)主令開(kāi)關(guān)，中間裝有4 個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，左右兩側(cè)裝有一定數(shù)量的按鈕。儀表主要顯示的內(nèi)容有數(shù)字式深度指示器、提升速度、電流、電壓、制動(dòng)油壓等。指示燈的內(nèi)容有提升機(jī)及附屬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指示、信號(hào)指示和安全狀態(tài)指示。選擇開(kāi)關(guān)由過(guò)卷復(fù)位開(kāi)關(guān)、自鎖式緊急停車按鈕等。操縱臺(tái)是提升機(jī)集中控制的操縱臺(tái)，其上除司機(jī)用的操縱手把外，集中了各類儀表和信號(hào)指示器，以顯示提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)壓力。運(yùn)動(dòng)參數(shù)、電參數(shù)等各種運(yùn)

10、行參數(shù)和提升機(jī)工作狀態(tài)。另外操縱臺(tái)集中了部分安全制動(dòng)按鈕或踏板，以實(shí)現(xiàn)意外情況發(fā)生時(shí)的應(yīng)急操作，保證提升運(yùn)輸安全。3.3 改進(jìn)后的操縱臺(tái)操縱臺(tái)斜面上裝油壓表、信號(hào)燈和電壓表。油壓表中指示制動(dòng)系統(tǒng)的油壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)的油壓值。在操縱臺(tái)上裝制動(dòng)和操縱手把。操縱人員左手扳動(dòng)的是制動(dòng)手把，它是用來(lái)操縱制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)主軸的裝置的抱閘或松閘，該手把的下面與自整角機(jī)相連。改進(jìn)后的操縱臺(tái)如圖3 所示。牌坊式顯示屏深度指指示燈儀表按鈕制動(dòng)手操縱手踏板圖3操縱臺(tái)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3.4 改進(jìn)介紹在操縱臺(tái)上裝設(shè)顯示屏、制動(dòng)手把、操縱手把、儀表、按鈕、踏板、指示燈等。（ 1）儀表儀表為嵌入式安裝，兩側(cè)

11、各有一個(gè)固定附件，將附件卡入儀表，擰緊螺絲，即可固定在屏上。電氣保護(hù)管在儀表安裝中使用較多它用來(lái)保護(hù)電線。配管時(shí)要注意保護(hù)管內(nèi)徑和管內(nèi)穿的電纜數(shù)。通常電纜的直徑之和不能超過(guò)保護(hù)管內(nèi)徑的一半。儀表如圖 4 所示。（ 2）踏板安全制動(dòng)踏板是在意外情況發(fā)生時(shí)的應(yīng)急操作，保證提升運(yùn)輸安全。踏板安裝到支架上，然后將踏板、支架移到合適的位置，再把所有螺栓擰緊。踏板如圖 5 所示。（ 3）操縱手把操作人員右手操縱手把（操縱手把如圖 6 所示）的作用是控制主電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、和正反轉(zhuǎn)，手把下部經(jīng)過(guò)鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)主令控制器（主令控制器如圖 7 所示），使主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路接入或切斷電阻而使提升機(jī)實(shí)現(xiàn)減速或加速。當(dāng)

12、操縱手把處在中間位置時(shí)，主電動(dòng)機(jī)斷電停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)操縱手把由中間位置向前推動(dòng)時(shí)，主電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)；向后推動(dòng)時(shí)，圖4儀表圖5踏板圖 6操作手把精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案反向啟動(dòng)；當(dāng)操縱手把由最前面或最后面推到中間位置時(shí)，主電動(dòng)機(jī)由減速直到斷電停車，提升機(jī)完成一次提升任務(wù)。當(dāng)操縱人員將手把向遠(yuǎn)離方向推到最前面，制動(dòng)手把帶動(dòng)自整角機(jī)發(fā)出信號(hào)（自整角機(jī)輸出電壓最大），由光電編碼器接受信號(hào)，并傳送到 plc ，經(jīng)過(guò) plc處理后，使提升機(jī)松閘。當(dāng)手把向操縱人員方向拉回到最后面時(shí)，制動(dòng)手把帶動(dòng)自整角機(jī)發(fā)出信號(hào)（自整角圖 7主令控制器機(jī)輸出電壓最?。?，由光電編碼器接受信號(hào)，并傳送到plc ，經(jīng)過(guò) plc 處理后，使

13、提升機(jī)抱閘。 自整角機(jī)自整角機(jī)是一種將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號(hào)或?qū)㈦妷盒盘?hào)變換成轉(zhuǎn)角， 以實(shí)現(xiàn)角度傳輸、變換和指示的元件。它可以用于測(cè)量或控制遠(yuǎn)距離設(shè)備的角度位置，也可以在隨動(dòng)系統(tǒng)中用作機(jī)械設(shè)備之間的角度聯(lián)動(dòng)裝置，以使機(jī)械上互不相聯(lián)的兩根或兩根以上轉(zhuǎn)軸保持同步偏轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。通常是兩臺(tái)或多臺(tái)組合使用。自整角機(jī)如圖 8 所示。選用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：自整角機(jī)的勵(lì)磁電壓和頻率必須與使用的電源符合。對(duì)尺寸小的自整角機(jī)，選電壓低的比較可靠；對(duì)長(zhǎng)傳輸線，選用電壓高的可降低線路壓降的影響；要求體積小、性能好的，應(yīng)選 400 Hz 的自整角機(jī) 否則，采用工頻比較方便。圖 8自整角機(jī)相互聯(lián)接使用的自整角機(jī)，其對(duì)接繞組的額定

14、電壓和頻率必須相同。在電源容量允許的情況下，應(yīng)選用輸入阻抗較低的發(fā)送機(jī)，以便獲得較大的負(fù)載能力。選用自整角變壓器和差動(dòng)發(fā)送機(jī)時(shí)，應(yīng)選輸入阻抗較高的產(chǎn)品，以減精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案輕發(fā)送機(jī)的負(fù)載。光電編碼器光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸電動(dòng)機(jī)旋旋轉(zhuǎn)經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。光電編碼器如圖 9 所示。 西門子 S7-30

15、0 PLCPLC即可編程控制器是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC是一種專門圖 9光電數(shù)字編碼器為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。S7-300 PLC 是模擬式中小型 PLC，電源、 CPU 和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過(guò) U 形總線把電源（ PS）、CPU 和其他模塊緊密固定在西門子S7-300 的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊圖 10西門子 S7-300 P

16、LC總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU 模塊緊靠電源模塊。 CPU 的右邊是可以選擇的IM 接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案而沒(méi)有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM 接口模塊。西門子 S7-300 PLC 如圖 10 所示。聯(lián)結(jié)軸聯(lián)結(jié)軸的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作過(guò)程中承受載荷，支撐傳動(dòng)零部件。聯(lián)結(jié)軸如圖11所示。圖 11聯(lián)結(jié)軸齒輪齒輪傳動(dòng)用來(lái)傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)到 300m/s，傳遞功率可達(dá) 105KW，齒輪直徑可從不到 1mm到 150m以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的基本要求：傳動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)。齒輪傳動(dòng)的最基本要求之一是瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不

17、圖 12齒輪變。以避免產(chǎn)生動(dòng)載荷、沖擊、震動(dòng)和噪聲。這與齒輪的齒廓形狀、制造和安裝精度有關(guān)。齒輪傳動(dòng)在具體的工作條件下，必須有足夠的工作能力， 以保證齒輪在整個(gè)工作過(guò)程中不致產(chǎn)生各種失效。這與齒輪的尺寸、材料、熱處理工藝因素有關(guān)。齒輪如圖12 所示。采購(gòu)所需零部件及各種材料，加工操縱臺(tái)框架。對(duì)零部件進(jìn)行組裝。組裝后的操縱臺(tái)應(yīng)如圖13 所示。主令控制器的作用是根據(jù)才做人員的操縱，來(lái)切斷或加入主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，以達(dá)到加速或減速的目的。交流拖動(dòng)時(shí)操縱手把只需帶動(dòng)主令控制器，而直流拖動(dòng)時(shí)操縱手把下面的聯(lián)結(jié)軸通過(guò)一對(duì)齒輪帶動(dòng)一個(gè)自整角機(jī)，通過(guò)自整角機(jī)轉(zhuǎn)角的變化改變其輸出電壓的大小來(lái)控制主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

18、這時(shí)的主令控制器僅起到操縱主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的作用。操縱臺(tái)底部右側(cè)裝有一個(gè)踏板裝置，供操縱動(dòng)力制動(dòng)時(shí)使用。當(dāng)下放重物時(shí)，踏板通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)使行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)交流斷電，精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案并投入直流，同時(shí)使自整角機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以西線動(dòng)力制動(dòng)。圖 13組裝后的操縱臺(tái)在操縱臺(tái)上裝制動(dòng)和操縱手把。操縱人員左手扳動(dòng)的是制動(dòng)手把，它是用來(lái)操縱制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)主軸的裝置的抱閘或松閘，該手把的下面與自整角機(jī)相連。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第四章深度指示器的改進(jìn)4.1 深度指示器的作用深度指示器是礦井提升機(jī)的重要保護(hù)檢測(cè)裝置之一，其基本作用是檢測(cè)并指示容器在井筒中的行程及位置。由于提升機(jī)的控制系統(tǒng)屬

19、速度行程控制，給定速度與容器的行程有關(guān)，在各行程位置對(duì)速度、加速度都有嚴(yán)格的要求，實(shí)際運(yùn)行時(shí)如果偏離給定值，控制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)使之恢復(fù)到給定值，若偏差過(guò)大則應(yīng)制動(dòng)停車實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。深度指示器的作用：（1）向提升機(jī)司機(jī)指示提升容器在井筒中的運(yùn)行位置。（2）提升容器接近井口停車位置時(shí)發(fā)出減速信號(hào)。（3）當(dāng)提升容器過(guò)卷時(shí)， 碰鐵撞擊推動(dòng)裝在深度指示器上的終點(diǎn)開(kāi)關(guān)，切斷安全保護(hù)回路，進(jìn)行安全制動(dòng)。（4）減速階段，通過(guò)限速裝置進(jìn)行過(guò)速保護(hù)。4.2 深度指示器的類型1、按測(cè)量方法分類。按行程測(cè)量方法分深度指示器可分為直接式和間接式(1) 直接式行程測(cè)量。可通過(guò)在鋼絲繩上充磁性紋條、利用有規(guī)律的鋼絲繩繩花做

20、行程信號(hào)、利用激光或紅外測(cè)距裝置進(jìn)行行程測(cè)量等。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精確、可靠，不受鋼絲繩打滑蠕動(dòng)的影響。缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜。(2) 間接式行程測(cè)量。 通過(guò)與提升容器機(jī)械連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間接測(cè)量提升容器在井筒中的位置，一般通過(guò)測(cè)量提升機(jī)滾筒轉(zhuǎn)角折算成容器行程。當(dāng)前使用的深度指示器主要采用間接測(cè)量行程的方法。間接行程測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是由于鋼絲繩的滑動(dòng)、蠕動(dòng)、襯墊磨損等原因，不能精確指示容器在井筒中的位置，必要時(shí)需進(jìn)行處理或修正。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2、按深度指示器的結(jié)構(gòu)分類。按深度指示器的結(jié)構(gòu)形式目前使用的深度指示器主要有機(jī)械牌坊式深度指示器、自整角機(jī)圓盤(pán)式深度指示器、軸編碼器

21、數(shù)字式深度指示器、水平選擇器或稱監(jiān)控器。4.3 數(shù)字式深度指示器的組成顯示屏顯示的內(nèi)容有數(shù)字式深度指示器、提升高度、電流、電壓及油壓等。數(shù)字式深度指示器 , 采用光電轉(zhuǎn)換方法實(shí)現(xiàn)提升容器位置檢測(cè)。以單板機(jī)為系統(tǒng)控制中樞 , 具有數(shù)字及模擬指針兩種指示。 在信號(hào)處理、顯示方式、精度、分辯率控制功能等方面根本區(qū)別并優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)的牌坊式和圓盤(pán)式等機(jī)械傳動(dòng)的深度指示器。數(shù)字式深度指示器系統(tǒng)由信號(hào)傳感器、主機(jī)、數(shù)字顯示器、模擬指針指示器、卸載到位開(kāi)關(guān)、控制繼電器等六部分組成。4.4 改進(jìn)介紹根據(jù)仿真平臺(tái)改進(jìn)的基本要求，為滿足深度指示器失效保護(hù)裝置，所以給礦井提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)增設(shè)一牌坊式深度指示器。（

22、 1）多繩摩擦牌坊式深度指示器多繩摩擦牌坊式深度指示器如圖 14 所示，與普通牌坊式深度指示器相比，多繩摩擦提升機(jī)上所用的牌坊式深度指示器有兩個(gè)特點(diǎn)，一是有精確指示針，二是有自動(dòng)調(diào)零的功能。摩擦提升機(jī)由于鋼絲繩靠摩擦力傳動(dòng)，在提升過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生蠕動(dòng)、相對(duì)滑動(dòng)，使深度指示器的指針與提升容器在井筒中的實(shí)際位置不相對(duì)應(yīng)，因此摩擦提升機(jī)深度指示器必須有調(diào)圖 14多繩摩擦牌坊式深度指精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案零裝置，以消除因鋼絲繩滑動(dòng)、蠕動(dòng)、彈性伸長(zhǎng)等造成的指示誤差。在正常工作狀態(tài)下調(diào)整電機(jī)并不轉(zhuǎn)動(dòng)，故與之連接的蝸桿蝸輪與圓錐齒輪都不轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)由提升機(jī)主軸傳來(lái)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸，使差動(dòng)輪系圓錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶

23、動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母粗針指示提升容器位置。螺母精針是在電磁離合器接通后才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，精針刻度盤(pán)每格對(duì)應(yīng)相應(yīng)的提升高度。通常在井筒中距提升容器卸載位置前 10m 處，安裝一個(gè)控制電磁離合器的磁感應(yīng)繼電器，以便在提升機(jī)停車前獲得較精確的指示。如果鋼絲繩滑動(dòng)使容器達(dá)卸載位置而指示針尚未到零位或已超過(guò)零位，自整角機(jī)的轉(zhuǎn)角同預(yù)定零位不對(duì)應(yīng)，輸出電壓達(dá)一定值時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)因提升機(jī)已停止運(yùn)轉(zhuǎn)，故齒輪不動(dòng)，蝸桿和蝸輪便帶動(dòng)齒輪和絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，直到精指針?lè)祷仡A(yù)定零位為止。（2）牌坊式深度指示器的制作以實(shí)際牌坊式深度指示器的結(jié)構(gòu)為依據(jù)，按照一定比例縮小，并安裝在操縱臺(tái)上。所需零部件： 自整角機(jī)它可以

24、用于測(cè)量或控制遠(yuǎn)距離設(shè)備的角度位置，也可以在隨動(dòng)系統(tǒng)中用作機(jī)械設(shè)備之間的角度聯(lián)動(dòng)裝置，以使機(jī)械上互不相聯(lián)的兩根或兩根以上轉(zhuǎn)軸保持同步偏轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。自整角機(jī)安裝在提升機(jī)卷筒主軸上，將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號(hào)傳送給 plc 。西門子 S7-300 PLC系統(tǒng)功能PLC系統(tǒng)完成礦井提升機(jī)操作系統(tǒng)的全部功能，采用西門子公司 S7-300 系列 PLC，CPU模塊為 CPU313C，該機(jī)集成 24 輸入 /16 輸出和5AI/2AO 共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn) 5 模擬輸入 2 模擬輸出點(diǎn)。 6 個(gè)獨(dú)立得 20KHZ高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20KHZ高速脈沖輸出， 具有 PID 控制器。處理來(lái)自自整角機(jī)

25、的電壓信號(hào)，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成提升的深度指示。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案蝸輪蝸輪、蝸桿組成的運(yùn)動(dòng)副常用于減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，以傳動(dòng)兩軸在空間成 90o 交錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。它將電動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速傳遞給絲杠以帶動(dòng)指針移動(dòng)，指出提升的深度。蝸輪如圖 15 所示。滾珠絲杠滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)由渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使螺母帶動(dòng)指針上下移動(dòng)，從而指出提升的深度。絲杠如圖 16 所示。安裝滾珠絲杠副時(shí)，請(qǐng)不要把螺母從絲杠上拆下來(lái)。但在必須把螺母卸下來(lái)的場(chǎng)合時(shí)，要使用比絲杠底徑小0.2 0.3mm安裝輔助套筒。將安裝輔助圖15 渦輪圖16絲杠套筒推至螺紋起始端面，從絲杠

26、上將螺母旋至輔助套筒上，連同螺母、輔助套筒一并小心取下，注意不要使?jié)L珠散落。安裝順序與拆卸順序相反。必須特別小心謹(jǐn)慎的安裝，否則螺母、絲杠或其它內(nèi)部零件可能會(huì)受損或掉落，導(dǎo)致滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的提前失效。此深度指示器兼并了牌坊指針指示數(shù)字指示式深度指示器和數(shù)字式數(shù)字式深度指示器的優(yōu)點(diǎn)，并安裝于操縱臺(tái)上，即節(jié)省了空間，又便于整體的美觀。圖 17 深度指示器精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第五章天輪的改進(jìn)5.1 天輪（1）天輪的作用天輪是礦井提升系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，天輪安裝于井架之上，主要支撐提升機(jī)卷筒到提升容器間的鋼絲繩并引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向用。天輪如圖18 所示。（2）天輪的類別天輪按其輪體的運(yùn)動(dòng)方式可分為兩圖

27、18天輪類：固定天輪輪體只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主要用于立井提升、鑿井及斜井箕斗提升天輪。游動(dòng)天輪。輪體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向移動(dòng)，主要用于斜井串車提升。（3）天輪的結(jié)構(gòu)提升機(jī)天輪有輻條式鑄鐵天輪、焊接式天輪、整體鑄鋼天輪和斜井用游動(dòng)天輪。天輪的結(jié)構(gòu)如圖19 所示。主要由透蓋、軸承座、氈圈油封、悶蓋、天輪軸、軸用彈性擋圈、軸承、油杯、固定天輪、襯塊等組成。圖 19天輪的結(jié)構(gòu)輻條式鑄鐵天輪易產(chǎn)生早期疲勞斷裂，繩槽易磨損，對(duì)鋼絲繩的不利影響較大，使用壽命短。另外此種天輪的兩個(gè)軸承為滑動(dòng)軸承，維護(hù)不便，容易發(fā)生燒瓦事故，現(xiàn)已很少采用。焊接式天輪采用焊接結(jié)構(gòu)，重量較輕但天輪整體剛度小，使用中易產(chǎn)生變形和焊縫疲勞開(kāi)裂現(xiàn)

28、象。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案由于該天輪裝置安裝在井架上，環(huán)境條件較差，應(yīng)設(shè)有防塵和防雨、雪設(shè)備，以保證鋼絲繩與摩擦輪的摩擦系數(shù)不受影響。5.2 改進(jìn)介紹完善天輪結(jié)構(gòu)，把天輪按照一定比例進(jìn)行縮小，安裝在礦井提升機(jī)高仿真平臺(tái)的井架上。改進(jìn)后的天輪更方便人們對(duì)其結(jié)構(gòu)的全面認(rèn)識(shí)。（1）天輪天輪應(yīng)有輻條，采用鑄鋼鑄造而成，機(jī)械性能好，鑄造工藝簡(jiǎn)單。（2）軸承座整體式（即非分離式）立式軸承座組座，帶螺絲緊固的軸承箱蓋。這些立式軸承座組座最初是作為輕軌道卡車的軸箱開(kāi)發(fā)的，但也可用于傳統(tǒng)的立式軸承座組。非分離式立式軸承座組座比分離式軸承座剛性高，有些可承受更重的載荷。外球面軸承座也屬于整體式座。刨分式軸承座是帶法

29、蘭軸承座包含一個(gè)軸承座底板， 帶容納軸的孔和螺栓固定的蓋子?；瑒?dòng)軸承座通常是按照我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指不用軸承，僅用銅合金代替軸承的軸承座。經(jīng)綜合考慮由于整體式軸承座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，所以選用整體式軸承座。其軸承座如圖 20 所示。軸承座采用鑄鐵鑄造而成圖 20軸承座，由兩側(cè)蓋板將軸承軸向定位，由底座螺栓孔固定到井架上。（3）軸承滑動(dòng)軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆洗方便、價(jià)格低廉；承受載荷的面積大、軸頸與軸瓦之間能存在一層油膜，故可承受較大的沖擊載荷和振動(dòng)載荷；在轉(zhuǎn)速極高的時(shí)候容易形成完全液體摩擦，所以可用于高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合；滑動(dòng)軸承可做成對(duì)開(kāi)式，因而裝配時(shí)不象滾動(dòng)軸承那樣必須由軸的一端裝入，可用于滾動(dòng)

30、軸承因結(jié)構(gòu)限制無(wú)法應(yīng)用的場(chǎng)合。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案滾動(dòng)軸承具有摩擦阻尼小，啟動(dòng)靈活；可同時(shí)承受徑向和軸向載荷，簡(jiǎn)化了支承結(jié)構(gòu)；徑向間隙小，還可用預(yù)緊的方法消除間隙，因此回轉(zhuǎn)精度高；互換性好，易于維護(hù)。經(jīng)綜合考慮選用深溝球滾動(dòng)軸承。深溝球滾動(dòng)軸承如圖 21 所示。（4）天輪軸軸是傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩并支承回轉(zhuǎn)的零件。該軸應(yīng)滿足靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、剛度、震動(dòng)穩(wěn)定性條件。礦井提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)是礦井提升的縮小版，是反映礦井提升的過(guò)程。經(jīng)過(guò)綜合考慮天輪軸采用光軸。固定天輪采用鍵連結(jié)到天輪軸上。天輪軸如圖 22 所示。圖 21滾動(dòng)軸承圖 22天輪軸精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第六章框架的改進(jìn)6.1 框架框架由若干梁和

31、柱連接而成的能承受垂直和水平荷載的平面結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)。礦井提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)的框架主要是固定提升箕斗的導(dǎo)軌、天輪、提升機(jī)?？蚣苋鐖D 23 所示。6.2 改進(jìn)介紹提升系統(tǒng)有很多細(xì)節(jié)部分，如膠帶輸送機(jī)定量斗箱裝載設(shè)備由于框架的遮擋，不容易被人觀察。根據(jù)原來(lái)框架的缺點(diǎn)，所以框架選擇由透明塑料制作。以便更一步的了解提升系統(tǒng)。圖23框架箕斗的導(dǎo)軌如圖 24 所示。底框架的結(jié)構(gòu)如圖25 所示。圖24導(dǎo)軌圖 25底框架精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第七章新礦井提升機(jī)系統(tǒng)高仿真平臺(tái)7.1 主要功能1. 運(yùn)行方式加速等速運(yùn)行減速2. 控制方式手動(dòng)/ 自動(dòng)(1) 手動(dòng)方式由主令控制器手柄控制電機(jī)的加速，運(yùn)行，減速，停車。

32、(2) 自動(dòng)方式將主令控制器手柄打到零位，可調(diào)閘也打到零位，根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)按下啟動(dòng)按鈕后電機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)，加速，等速，減速和停車。3. 保護(hù)功能(1) 上、下限過(guò)卷報(bào)警保護(hù)；(2) 等速段過(guò)速報(bào)警（額定速度 15%）保護(hù)；(3) 過(guò)負(fù)載，欠電壓報(bào)警保護(hù)；(4) 松繩報(bào)警保護(hù)；(5) 閘間隙保護(hù)；(6) 滿倉(cāng)報(bào)警保護(hù)；(7) 深度指示器失效報(bào)警保護(hù)；(8) 減速保護(hù)；(9) 限速保護(hù)；7.2 新提升系統(tǒng)高仿真平臺(tái)新提升系統(tǒng)高仿真平臺(tái)總體大概結(jié)構(gòu)如圖25 所示。新提升系統(tǒng)高仿真平臺(tái)的各種尺寸圖見(jiàn)附錄。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖 25新提升系統(tǒng)高仿真平臺(tái)總體大概結(jié)構(gòu)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程，這一過(guò)程對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平也反映了大學(xué)教育的綜合水平。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)， 是我們步入社會(huì)參與實(shí)際工作的一次極好的演示，也是對(duì)我們自學(xué)能力和解決問(wèn)題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會(huì)生活間的過(guò)渡。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)