超大功率绳锯机关键技术研究与设计

发布时间：2017-07-27 03:01

  本文关键词：超大功率绳锯机关键技术研究与设计

  更多相关文章： 组合式开采 超大功率绳锯 TRIZ理论 FMEA和FTA综合分析法 可靠性设计 PID控制

【摘要】：为解决现有矿山荒料开采工艺的开采效率低、成本高、准备时间长等问题,提出一种新的开采工艺——三步法二机型组合式荒料开采,用两种规格串珠绳锯机组合开采,即工作直径分别为Φ30mm和Φ11.4mm的串珠绳组合使用,新开采工艺中关键技术装备为132kW矿山荒料开采用绳锯机。本文对超大功率绳锯机进行关键技术研究与设计,主要内容如下:基于可靠性设计理论方法及所需产品功能、结构分析,提出矿山荒料开采用超大功率绳锯机的设计流程及设计要求;提出并深入分析三步法二机型组合式荒料开采工艺,确定绳锯机的技术参数、性能及工作流程;通过需求?功能?原理?结构的循环映射将绳锯机总功能进行模块划分,提出绳锯机机械结构总体方案及主轴恒转速、恒电流的PID控制方案。结合已有型号绳锯机的工作现状及结构特点,运用薄弱环节FMEA和FTA综合分析法诊断和预测绳锯机不正常工作的薄弱环节;采用TRIZ创新问题解决理论对薄弱环节的关键机械结构,即进给机构、主动轮位置调整机构进行创新设计;通过对各模块尺寸综合,应用UG完成矿山开采用超大功率绳锯机整机的三维图设计。应用有限元法对关键件——主电机托板进行力学分析、优化设计和可靠性验证分析。利用ANSYS Workbench与UG软件关联,实现UG三维模型参数化设计、CAE分析的协同;基于试验技术(Design of Exploration)对托板进行优化设计,采用结构可靠性分析法在Workbench软件的PDS(Probability Design System)平台中完成对优化后托板结构的可靠性分析。基于可靠性理论的132kW超大功率绳锯机整机控制系统研究与设计。通过对主电机恒转速、恒电流的PID控制及水位检测仪的实时监测等,实现矿山开采用绳锯机自动分段切割、断绳/缺水停机保护等功能。
【关键词】：组合式开采 超大功率绳锯 TRIZ理论 FMEA和FTA综合分析法 可靠性设计 PID控制
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD42
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的背景与意义9-10
• 1.2 矿山荒料开采用绳锯机及工艺概述10-14
• 1.2.1 矿山荒料开采用绳锯机锯切方式11-12
• 1.2.2 矿山荒料开采用绳锯机锯切特点12-13
• 1.2.3 矿山荒料开采工艺13-14
• 1.3 金刚石绳锯机研究现状14-16
• 1.3.1 国外金刚绳锯机研究现状14-16
• 1.3.2 国内金刚石绳锯机研究现状16
• 1.4 课题来源、研究内容16-19
• 1.4.1 课题来源16-17
• 1.4.2 研究的内容17-19
• 第2章 超大功率绳锯机可靠性设计理论方法与总体方案研究19-33
• 2.1 超大功率绳锯机可靠性设计基础理论及方法研究19-23
• 2.1.1 薄弱环节综合分析法20-21
• 2.1.2 TRIZ创新问题解决理论21
• 2.1.3 结构可靠性原理21-23
• 2.2 超大功率绳锯机方案设计流程及设计要求分析23-27
• 2.2.1 设计流程23-25
• 2.2.2 设计要求25-27
• 2.3 超大功率绳锯机总体方案设计27-32
• 2.3.1 模块划分原则27-28
• 2.3.2 总体方案模块划分28-29
• 2.3.3 超大功率绳锯机机械结构总体方案29-30
• 2.3.4 超大功率绳锯机自动控制系统方案30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 基于TRIZ理论的关键机械机构设计33-45
• 3.1 薄弱环节分析33-35
• 3.2 进给机构设计35-39
• 3.2.1 75kW绳锯机进给机构分析35
• 3.2.2 进给机构创新设计35-37
• 3.2.3 传动轴计算37-39
• 3.3 主动轮设计39-40
• 3.4 主动轮位置调整机构设计40-43
• 3.4.1 75kW绳锯机主动轮位置调整机构分析40-41
• 3.4.2 主动轮位置调整机构创新设计41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 基于结构可靠性原理的主电机托板力学分析与验证45-59
• 4.1 托板模型构建45
• 4.2 托板受力及约束45-46
• 4.3 托板静力分析46-49
• 4.4 托板模态分析49-52
• 4.4.1 模态分析相关理论49-50
• 4.4.2 托板的模态分析50-52
• 4.5 托板优化设计52-55
• 4.5.1 优化设计的基本原理52
• 4.5.2 优化变量与优化目标的确定52-53
• 4.5.3 优化结果及分析53-55
• 4.6 托板可靠性验证55-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第5章 基于主轴恒转速、恒电流PID控制的系统设计59-69
• 5.1 控制系统总体方案59-61
• 5.1.1 控制系统功能分析59-60
• 5.1.2 控制方式的选择60
• 5.1.3 控制系统整体结构60-61
• 5.2 控制系统硬件设计61-65
• 5.2.1 系统硬件选型61-63
• 5.2.2 系统硬件电路设计63-65
• 5.3 控制系统软件设计65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第6章 超大功率绳锯机的试制及其性能测试69-75
• 6.1 绳锯机样机及串珠绳的试制69-72
• 6.1.1 绳锯机样机的试制69-71
• 6.1.2 Φ30mm金刚石串珠绳的试制71
• 6.1.3 超大功率绳锯机工作流程71-72
• 6.2 系统调试及运行性能测试72-74
• 6.2.1 控制系统硬件检查72
• 6.2.2 调试72-73
• 6.2.3 空载运行测试73-74
• 6.2.4 试切运行测试74
• 6.3 本章小结74-75
• 第7章 总结与展望75-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 附录A 绳锯机重点零部件FMEA分析表85-87
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果87

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本文编号：579462