绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究

发布时间：2017-08-09 15:34

  本文关键词：绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究

  更多相关文章： 绞吸式挖泥船 电动绞刀系统 开关磁阻电机 工作特性 驱动控制

【摘要】：采用以电动机为驱动机构的绞吸式挖泥船电动绞刀系统,具有工作效率高、易于控制且精度高、对疏浚环境造成的污染小从而实现绿色疏浚等优点,相对于传统的液压马达驱动来说,电动机驱动更能适应时代发展的需要。本文针对120m3绞吸式挖泥船电动绞刀系统,围绕提高绞刀工作效率、优化系统控制,从系统参数匹配设计入手,重点对电动绞刀系统进行了仿真模型建立、静动态特性分析、控制系统设计等几个方面进行了研究。绞吸式挖泥船电动绞刀系统的关键元件为开关磁阻电动机,利用Amesim和Matlab的联合仿真功能,完成整个电动绞刀系统的工作特性研究。通过仿真曲线可知:基于SRD的电动绞刀系统具有一定的自我调节能力,并且随着负载工况的变化绞刀转速始终保持在10~40r/min的合理转速范围内,满足系统的设计要求;系统仿真优化时采取随机工况的参数设置思想,不仅验证了系统的通用性,而且采取随机负载也能更好的表征实际工况情况,使仿真结果更具有真实性;绞刀扭矩和转速的变化情况与外界工况紧密相关,结合FFT变换可以看出系统的振动、噪声等环境因素也会对绞刀的工作特性产生一定的影响。论文通过对挖泥船主要工作系统液压原理图分析的基础上,设计了控制系统励磁特性表,并针对绞刀系统的作业方法绘制了绞刀作业工序图。最后选用三菱PLC设计了电动绞刀系统的控制算法、控制器的I/O分配表以及输入输出设备接线图,并根据SFC状态图完成了电动绞刀控制系统的梯形图程序设计。本文的研究成果对于电动绞刀系统的设计和研发提供了一定的工程参考价值。
【关键词】：绞吸式挖泥船 电动绞刀系统 开关磁阻电机 工作特性 驱动控制
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.1.1 课题的研究背景9
• 1.1.2 课题意义9-10
• 1.2 挖泥船的国内外发展水平及研究现状10-18
• 1.2.1 挖泥船的国内外发展现状10-11
• 1.2.2 挖泥船绞刀系统国内外研究现状11-18
• 1.2.3 开关磁阻电机的国内外发展现状18
• 1.3 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 绞吸式挖泥船系统概述及岸电驱动技术20-30
• 2.1 绞吸式挖泥船系统概述20-27
• 2.1.1 绞吸式挖泥船简介20
• 2.1.2 绞吸式挖泥船结构组成及各部分工作原理20-23
• 2.1.3 绞刀系统驱动形式及现状23-27
• 2.2 岸电驱动技术27-29
• 2.2.1 岸电驱动技术的必要性27
• 2.2.2 岸电驱动的挖泥船结构系统27-29
• 2.2.3 岸电传输系统供电系统设计29
• 2.2.4 岸电配电系统控制系统设计29
• 2.3 本章小节29-30
• 第三章 电动绞刀系统匹配设计30-50
• 3.1 绞刀机具设计30-37
• 3.1.1 绞刀的基本参数计算30-34
• 3.1.2 绞刀尺寸型号选择34-37
• 3.2 泥泵参数匹配、选型设计37-41
• 3.2.1 临界流速和实用流速的确定37-39
• 3.2.2 泥泵清水流量Q0计算39
• 3.2.3 泥泵扬程计算39
• 3.2.4 泥泵性能参数计算39-41
• 3.3 电动绞刀系统主要部件型号选择41-48
• 3.3.1 电机功率及型号的选定41-42
• 3.3.2 联轴器42-46
• 3.3.3 变速箱46-47
• 3.3.4 法兰构件47
• 3.3.5 绞刀传动轴组件47-48
• 3.4 绞刀传动系统总图48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 电动绞刀系统仿真模型建立及工作特性分析50-72
• 4.1 基于水饱和沙的绞刀切削理论及特性分析50-57
• 4.1.1 绞刀二维切削过程及受力分析50-53
• 4.1.2 绞刀三维切削过程及受力分析53-54
• 4.1.3 绞吸式挖泥船绞刀切削受力及影响因素分析54-57
• 4.2 开关磁阻电机调速系统模型57-62
• 4.2.1 开关磁阻电机数学模型57-58
• 4.2.2 开关磁阻电机控制系统功能模块介绍58-60
• 4.2.3 基于APC和CCC复合控制的SRM模型建立及特性分析60-62
• 4.3 基于Amesim的电动绞刀系统机械部分建模62-64
• 4.4 基于Simulink和Amesim联合仿真的电动绞刀系统模型搭建及特性分析64-70
• 4.4.1 电动绞刀系统联合仿真模型搭建64-66
• 4.4.2 电动绞刀系统仿真及特性分析66-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 绞吸式挖泥船电动绞刀控制系统设计72-90
• 5.1 控制系统概述72-75
• 5.1.1 开关磁阻电机驱动的绞刀系统72-74
• 5.1.2 电机驱动的泥泵系统74
• 5.1.3 液压工作绞车、桩定位机构、舷锚绞车系统74-75
• 5.2 挖泥船主要系统励磁特性表设计75-81
• 5.2.1 横移绞车系统75-77
• 5.2.2 绞刀桥架系统77-79
• 5.2.3 定位桩绞车系统79-81
• 5.2.4 舷锚绞车系统81
• 5.3 基于PLC的电动绞刀控制系统设计81-89
• 5.3.1 PLC先进控制策略81-82
• 5.3.2 控制对象及控制要求82-85
• 5.3.3 PLC选型及I/O分配85-86
• 5.3.4 PLC外部输入输出设备接线图86-87
• 5.3.5 挖泥船控制系统PLC流程图87-88
• 5.3.6 基于PLC的控制系统SFC程序88-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 结论与展望90-92
• 6.1 结论90
• 6.2 创新点90-91
• 6.3 展望91-92
• 参考文献92-96
• 附录96-99
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况99-100
• 致谢100

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 帅秀莲,高艳萍;500m~3/h绞吸式挖泥船设计及建造浅析[J];交通科技与经济;2001年01期

2 孙兆年,杨金叙,于卓伟;黄河专用型120m~3/h绞吸式挖泥船的结构原理和设计特点[J];水利电力机械;2001年05期

3 张淑杰,王庆;350m~3/h(分体)绞吸式挖泥船[J];船舶;2002年04期

4 王伯勇,倪福生;绞吸式挖泥船小型疏浚仿真器设计初探[J];江苏船舶;2003年03期

5 马玉臣;绞吸式挖泥船的性能及改进建议[J];水运工程;2004年11期

6 蒋如宏;何炎平;余龙;谭家华;;大型绞吸式挖泥船台车系统的设计研究[J];船舶工程;2007年03期

7 张文宜;陈新权;谭家华;;绞吸式挖泥船外力计算软件及应用[J];中国港湾建设;2008年06期

8 陈廷国;;绞吸式挖泥船施工质量的控制[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2009年04期

9 郭辉;吴景培;;绞吸式挖泥船剖面工作轨迹计算[J];船舶;2010年03期

10 姜中;彭南慧;陈锋;徐青青;汪华;;绞吸式挖泥船移船方法及运用[J];中国水运(下半月刊);2010年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐明;朱寅生;;350m~3／h(整体)绞吸式挖泥船技术特点[A];机械疏浚专业委员会第二十次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2007年

2 张修志;李付文;王文学;赵增文;;120m~3/h绞吸式挖泥船技术改造[A];中国河道治理与生态修复技术专刊[C];2010年

3 王会军;张学明;燕宗政;;海狸1600型(分体)绞吸式挖泥船在黄河口门疏浚施工调遣、组装及下水工艺[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

4 丁星水;;绞吸式挖泥船的疏浚设备[A];机械疏浚专业委员会第十八次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2005年

5 陈建军;;1750m~3/h绞吸式挖泥船加大挖深改造研究[A];机械疏浚专业委员会第十八次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2005年

6 汤勃;孔建益;饶润生;;管道输送加气助送技术研究[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（2）[C];2008年

7 张修志;王文辉;余卫光;赵增文;;黄河抽沙施工船只改造与应用80m~3/h绞吸式挖泥船动力及绞沙系统技术改造[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

8 张晓光;;绞吸式挖泥船航道施工方法对回淤问题的分析[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

9 杨建品;杨占武;;援乌兹别克斯坦JX750(电动)绞吸式挖泥船研制[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

10 李文华;;1750m~3/h绞吸式挖泥船(吸扬12号)技术改造的论证、设计及实施[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 唐剑邋通讯员 范蓉晖 李凤玲;全国最大绞吸式挖泥船在我市开工建造[N];益阳日报;2008年

2 刘庆钧;环渤海区建造最大绞吸式挖泥船下水[N];中国船舶报;2010年

3 通讯员周宏威;夏国斌出席港航局集团绞吸式挖泥船建造签约仪式[N];中国铁道建筑报;2012年

4 记者 邝展婷;文船承建国内最先进绞吸式挖泥船[N];中国船舶报;2012年

5 记者 张银炎;国产大型绞吸式挖泥船形成系列[N];中国船舶报;2008年

6 通讯员 张友谊 实习记者 任晶惠;绞吸式挖泥船排距达到12.7公里[N];中国交通报;2009年

7 罗震坤;振华重工两月交付4艘3500立方绞吸式挖泥船[N];中国船舶报;2009年

8 周献恩;见证中国疏浚业110年[N];中国交通报;2007年

9 见习记者 蒲自林邋通讯员 田咏梅 王炜;长江航道有了最大绞吸式挖泥船[N];中国水运报;2007年

10 尚心海邋梁少函;两年：从600万到4个亿[N];中国水运报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 唐建中;绞吸式挖泥船疏浚作业优化与控制研究[D];浙江大学;2007年

2 张翔;绞吸式挖泥船疏浚作业过程的建模与仿真[D];武汉理工大学;2002年

3 熊庭;绞吸式挖泥船管道加气输送技术研究[D];武汉理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张文宜;绞吸式挖泥船主要载荷分析及计算软件开发[D];上海交通大学;2009年

2 李志强;绞吸式挖泥船的疏浚优化[D];江苏科技大学;2011年

3 王翰涛;绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究[D];山东理工大学;2015年

4 梅欢;大型绞吸式挖泥船绞刀轴校中与振动计算分析研究[D];武汉理工大学;2009年

5 陈磊;绞吸式挖泥船的分舱安全性研究[D];上海交通大学;2010年

6 黄豪飞;绞吸式挖泥船吸扬系统动态匹配优化及评价方法研究[D];武汉理工大学;2011年

7 丁宏锴;绞吸式挖泥船疏浚动态特性数学模型建立与仿真系统设计[D];河海大学;2002年

8 张建专;绞吸式挖泥船环保清淤刀具的设计与模拟实验研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

9 王伯勇;绞吸式挖泥船小型疏浚仿真器的设计[D];河海大学;2004年

10 柯军;绞吸式挖泥船三锚定位系统的设计[D];武汉理工大学;2007年

，

本文编号：646041