高压铁塔螺栓紧固与扭矩检测系统控制器的研制
发布时间：2021-07-28 16:49
由于电力行业的特殊性,对输电铁塔的安全性要求非常高。因螺栓松动而导致的事故屡见不鲜,在电力输电铁塔施工过程中,目前多采用数控扭矩扳手对螺栓进行紧固,从而保证了输电铁塔质量的可靠性。电动扳手的出现,填补了螺栓高强度紧固自动化的空白,解决了高空作业中操作空间小、施拧扭矩大的难题,提高了螺栓拧紧的工作效率。对于高强度螺栓的紧固,电动扳手因其操作方便、省时省力使得其在钢结构安装行业高强度螺栓的紧固中得以广泛应用。由于工业生产机械自动化的日益精进,各种机械自动化设备也层出不穷。器件联接在装配过程时,因其螺栓型号的不同,使得其所需要的螺栓拧紧扭矩也不同。因此,对于不同型号的螺栓需施以其相适应的预紧力才能保证其联结的可靠性与稳定性从而才使得机械设备的正常工作有所保障。尤其是对于电力行业,高强度螺栓联接应用的极为广泛,更由于其行业的特殊性,其施工质量会直接影响其输电质量与安全,因此对各螺栓的预紧力必须有效控制并检测其工作应力状态。然而,目前市场现有的电动扳手大多功能单一,仅仅能实现对螺栓的紧固,并且现有数控定扭矩扳手只是简单的分为几个档位对不同型号螺栓进行紧固,达不到对螺栓扭矩的精确控制。更由于高空作...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１直流电动机转矩特性??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｔｏｒｑｕｅ?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ??
Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｈａｒｄｗａｒｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??３．１系统主控制模块??高压铁塔螺栓紧固与扭矩检测系统控制器的主控制模块是单片机的最小??系统单元，主控制模块主要由主控制板组成，按功能分类可分为电机驱动模块、??供电电源模块、高精度采样模块、系统保护模块、与上位机通讯模块和人－机接??口模块。主控制板的作用是对各个模块进行有效的控制，以确保其正常安全的工??作。??３．１．１微处理器??考虑到高压铁塔螺栓紧固与扭矩检测控制器高空作业的恶劣环境，如控制驱??动电机电流短时间内可达上百安培，电磁干扰较大，同时为了使得控制器便于高??
ＰＩＣ１８Ｆ４５２０主控芯片作为微处理器。该款单片机不仅计算能力出色，而且有高??耐久性和增强型闪存程序存储器。采用纳瓦技术，使得该单片机在工作时明显降??低了使用功耗。多个振荡器选项使得在开发应用硬件的时候有了更为广阔的选择??范围。该芯片存储器具有超高的耐久性，一般情况下，数据可保存４０年。控制??器系统电机驱动采用ＰＷＭ波软启动，ＰＩＣ１８Ｆ４５２０其增强型的ＣＣＰ模块提供自??主可选的２路或４路输出通道，使得半桥或者全桥驱动可以在ＰＷＭ模式下用其??提供的调制输出来控制。在与后台机通讯时，增强型可寻址ＵＳＡＲＴ模块功能更??为强大，包括自动波特率检测和校准；１３通道的１０位模数（Ａ／Ｄ）转换器，采??样时间１０？２０ｐｓ，满足系统采集精度与采样频率；ＰＩＣ１８Ｆ４５２０单片机体积小、??运行速度快、机抗干扰能力强，采集时间可以通过转换模块来编程，因此是可以??减少在选择通道和启动转换之间等待的一个采样周期时间［２６Ｌ３２Ｋ?Ｆｌａｓｈ程序字，??１３５６字节数据ＲＡＭ，?２５６字节ＥＥＰＲ０Ｍ。另外还具有满足Ｉ２Ｃ?（主控／从动）和??ＳＰＩ?（主控）总线要求步的串行传输功能控制器主控电路图如下图３．２所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿机械设备电机软启动探讨[J]. 聂志武. 机械管理开发. 2017(12)
[2]扭矩扳手发展现状及展望[J]. 赵排航,王克印,黄海英,陈玉昆. 工具技术. 2015(10)
[3]人形智能机器人的设计[J]. 徐格威,栗丽,陈雪. 科技视界. 2015(25)
[4]基于TFT-LCD的多路实时采集显示系统研究[J]. 杨光义,尹佳琪,王雪迪,胡康,王岚,滕陈轲敏. 实验室研究与探索. 2015(06)
[5]螺栓联接的预紧力与疲劳强度的讨论[J]. 郭卫凡,唐文良. 科技视界. 2013(23)
[6]扭矩扳手检定仪的研究现状与发展趋势[J]. 杨武成,宋文学,罗庚合,王瑜. 仪表技术. 2013(08)
[7]定扭矩电动扳手扭矩值的设定及使用[J]. 吕淑芬. 化工管理. 2013(04)
[8]基于Linux的便携式扭矩扳手检定仪的设计[J]. 张海宁,赵敏. 计算机与数字工程. 2013(01)
[9]特高压钢管塔高强度大扭矩螺栓紧固扳手的研制[J]. 刘博,王力争,苗峰显,方锡忠. 电力建设. 2013(01)
[10]基于HIP4081的移相全桥DC-DC变换器的设计[J]. 钱伟康,郭形发,蒋艳,倪元鸿. 测控技术. 2011(12)
硕士论文
[1]便携式数控定扭矩扳手控制器的研究与开发[D]. 李叶青.安徽大学 2018
[2]永磁无刷直流电机驱动的电动压缩机控制研究[D]. 马跃.吉林大学 2017
[3]DC-DC降压斩波电路并联均流技术研究[D]. 薛春婷.吉林大学 2017
[4]集成电路静电保护网络及器件特性研究和设计优化[D]. 陈海军.西安电子科技大学 2015
[5]基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器设计[D]. 高文.山东大学 2015
[6]曲轴复合车削切削功率研究与测试[D]. 王博.武汉理工大学 2011
[7]永磁直流无刷电机的控制器的研究设计[D]. 田晰.武汉科技大学 2010
[8]盘式永磁电机主要参数的计算与分析[D]. 孙昕.沈阳工业大学 2008
[9]螺栓扳手测控系统的研究与设计[D]. 楚建军.中南大学 2007
[10]基于声弹性原理的超声波螺栓紧固力测量技术研究[D]. 张俊.浙江大学 2005
本文编号：3308273
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１直流电动机转矩特性??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｔｏｒｑｕｅ?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ??
Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｈａｒｄｗａｒｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??３．１系统主控制模块??高压铁塔螺栓紧固与扭矩检测系统控制器的主控制模块是单片机的最小??系统单元，主控制模块主要由主控制板组成，按功能分类可分为电机驱动模块、??供电电源模块、高精度采样模块、系统保护模块、与上位机通讯模块和人－机接??口模块。主控制板的作用是对各个模块进行有效的控制，以确保其正常安全的工??作。??３．１．１微处理器??考虑到高压铁塔螺栓紧固与扭矩检测控制器高空作业的恶劣环境，如控制驱??动电机电流短时间内可达上百安培，电磁干扰较大，同时为了使得控制器便于高??
ＰＩＣ１８Ｆ４５２０主控芯片作为微处理器。该款单片机不仅计算能力出色，而且有高??耐久性和增强型闪存程序存储器。采用纳瓦技术，使得该单片机在工作时明显降??低了使用功耗。多个振荡器选项使得在开发应用硬件的时候有了更为广阔的选择??范围。该芯片存储器具有超高的耐久性，一般情况下，数据可保存４０年。控制??器系统电机驱动采用ＰＷＭ波软启动，ＰＩＣ１８Ｆ４５２０其增强型的ＣＣＰ模块提供自??主可选的２路或４路输出通道，使得半桥或者全桥驱动可以在ＰＷＭ模式下用其??提供的调制输出来控制。在与后台机通讯时，增强型可寻址ＵＳＡＲＴ模块功能更??为强大，包括自动波特率检测和校准；１３通道的１０位模数（Ａ／Ｄ）转换器，采??样时间１０？２０ｐｓ，满足系统采集精度与采样频率；ＰＩＣ１８Ｆ４５２０单片机体积小、??运行速度快、机抗干扰能力强，采集时间可以通过转换模块来编程，因此是可以??减少在选择通道和启动转换之间等待的一个采样周期时间［２６Ｌ３２Ｋ?Ｆｌａｓｈ程序字，??１３５６字节数据ＲＡＭ，?２５６字节ＥＥＰＲ０Ｍ。另外还具有满足Ｉ２Ｃ?（主控／从动）和??ＳＰＩ?（主控）总线要求步的串行传输功能控制器主控电路图如下图３．２所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿机械设备电机软启动探讨[J]. 聂志武. 机械管理开发. 2017(12)
[2]扭矩扳手发展现状及展望[J]. 赵排航,王克印,黄海英,陈玉昆. 工具技术. 2015(10)
[3]人形智能机器人的设计[J]. 徐格威,栗丽,陈雪. 科技视界. 2015(25)
[4]基于TFT-LCD的多路实时采集显示系统研究[J]. 杨光义,尹佳琪,王雪迪,胡康,王岚,滕陈轲敏. 实验室研究与探索. 2015(06)
[5]螺栓联接的预紧力与疲劳强度的讨论[J]. 郭卫凡,唐文良. 科技视界. 2013(23)
[6]扭矩扳手检定仪的研究现状与发展趋势[J]. 杨武成,宋文学,罗庚合,王瑜. 仪表技术. 2013(08)
[7]定扭矩电动扳手扭矩值的设定及使用[J]. 吕淑芬. 化工管理. 2013(04)
[8]基于Linux的便携式扭矩扳手检定仪的设计[J]. 张海宁,赵敏. 计算机与数字工程. 2013(01)
[9]特高压钢管塔高强度大扭矩螺栓紧固扳手的研制[J]. 刘博,王力争,苗峰显,方锡忠. 电力建设. 2013(01)
[10]基于HIP4081的移相全桥DC-DC变换器的设计[J]. 钱伟康,郭形发,蒋艳,倪元鸿. 测控技术. 2011(12)
硕士论文
[1]便携式数控定扭矩扳手控制器的研究与开发[D]. 李叶青.安徽大学 2018
[2]永磁无刷直流电机驱动的电动压缩机控制研究[D]. 马跃.吉林大学 2017
[3]DC-DC降压斩波电路并联均流技术研究[D]. 薛春婷.吉林大学 2017
[4]集成电路静电保护网络及器件特性研究和设计优化[D]. 陈海军.西安电子科技大学 2015
[5]基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器设计[D]. 高文.山东大学 2015
[6]曲轴复合车削切削功率研究与测试[D]. 王博.武汉理工大学 2011
[7]永磁直流无刷电机的控制器的研究设计[D]. 田晰.武汉科技大学 2010
[8]盘式永磁电机主要参数的计算与分析[D]. 孙昕.沈阳工业大学 2008
[9]螺栓扳手测控系统的研究与设计[D]. 楚建军.中南大学 2007
[10]基于声弹性原理的超声波螺栓紧固力测量技术研究[D]. 张俊.浙江大学 2005
本文编号：3308273
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