矿用自卸车车载式液压油颗粒计数器的设计与实现

发布时间：2017-09-05 17:25

  本文关键词：矿用自卸车车载式液压油颗粒计数器的设计与实现

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【摘要】：随着采矿业和大型行业建设工程的发展,矿用自卸车在露天矿山、采石场以及大型建筑工地的需求急剧增加。液压油作为矿用自卸车液压传动系统传递动力和提供润滑的工作介质,其受污染程度直接影响矿用自卸车的工作状况。为了保障矿用自卸车正常工作,降低故障发生率,必须检测矿用自卸车液压油的污染程度。目前矿用自卸车液压油污染度仍采用定期的离线检测法,其检测周期较长,检测结果易受外界环境影响,不能及时反映液压油的污染度。因此,研制一种能够实时检测矿用自卸车液压油污染度的检测仪器具有非常重要的现实意义。本文通过分析不同的液压油污染度检测方法的特点,依据目前国内外通常采用固体颗粒物含量来评价油液污染度,提出基于光阻法原理,采用PIC微控制器和光电传感器的检测方案,设计一种矿用自卸车车载式液压油颗粒计数器,实现对液压油的污染度进行实时检测。根据液压油颗粒计数器的性能指标,采用模块化的思想,制定了总体设计方案,包括测量区尺寸设计、硬件电路设计和软件设计。根据测量颗粒的尺寸范围和特点,设计了测量区尺寸。硬件电路设计主要由信号采集模块、微控制器模块和流量控制模块组成,信号采集模块是液压油颗粒计数器的核心部分,将通过颗粒检测区域的光信号转换为计数信号以便于颗粒计数；微控制器模块以PIC16F877A为控制核心,主要完成颗粒计数的启动与停止、颗粒基准值的设置、液压油污染度等级超限提醒以及数据通信等功能；流量控制模块实现液压油以稳定的流速通过颗粒测量区域。在硬件电路设计的基础上,在MPLAB软件开发环境中采用C语言完成了颗粒计数器的软件设计,以实现实时检测矿用自卸车液压油污染度。在实验室搭建了实验平台,配置了不同颗粒粒径的油液,分别对颗粒计数器各模块的功能以及整体功能进行了测试和分析。实验结果表明,L-HM46液压油流速在一定范围变化时,依据IS04406油液污染度标准,本文所设计的颗粒计数器能够检测液压油中颗粒粒径为4μm、＞6μm和14μm颗粒数以及液压油污染度等级；液压油颗粒计数器计数结果重复性误差小于4%,与标定的计数值的偏差小于±3%,表明该液压油颗粒计数器的检测结果可靠、稳定。
【关键词】：液压油污染度 光阻法 颗粒计数器 车载式检测
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD50
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 液压油污染度检测技术概述12-14
• 1.3 液压油污染度检测发展概况14-18
• 1.3.1 国外研究现状14-16
• 1.3.2 国内研究现状16-18
• 1.4 论文的研究意义和主要工作18-20
• 1.4.1 论文的研究意义18
• 1.4.2 论文的主要工作18-20
• 第2章 液压油污染度检测原理20-26
• 2.1 液压油污染度等级标准20-23
• 2.1.1 NAS1638污染度等级标准21-22
• 2.1.2 ISO4406污染度等级标准22-23
• 2.2 光阻法原理23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 液压油颗粒计数器的总体方案设计26-31
• 3.1 颗粒计数器功能要求及主要性能指标26-27
• 3.2 颗粒计数器的总体方案设计27-30
• 3.2.1 测量区尺寸设计27
• 3.2.2 硬件方案设计27-29
• 3.2.3 软件方案设计29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 液压油颗粒计数器的硬件设计31-54
• 4.1 传感器的选型31-33
• 4.1.1 光源选型31-32
• 4.1.2 光电检测器选型32-33
• 4.2 信号采集模块33-43
• 4.2.1 光源驱动电路设计33-36
• 4.2.2 信号调理电路设计36-40
• 4.2.2.1 I-V转换电路36-37
• 4.2.2.2 信号放大电路37-39
• 4.2.2.3 二阶有源滤波电路39-40
• 4.2.3 颗粒比较计数电路设计40-42
• 4.2.4 颗粒通道标定电路42-43
• 4.3 定时电路设计43-44
• 4.4 微控制器模块44-46
• 4.5 流量控制模块46-48
• 4.5.1 电机驱动电路设计46-48
• 4.5.2 光电开关电路设计48
• 4.6 CAN总线接口电路设计48-49
• 4.7 系统电源设计49-51
• 4.8 电路抗干扰设计51-53
• 4.9 本章小结53-54
• 第5章 软件设计54-63
• 5.1 颗粒计数模块54-58
• 5.1.1 模拟计数芯片82C54读写时序54-57
• 5.1.2 颗粒计数程序57-58
• 5.2 CAN通信模块58-61
• 5.2.1 MCP2515初始化程序58-59
• 5.2.2 MCP2515的读写程序59-60
• 5.2.3 中断服务程序60-61
• 5.3 定时模块61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 实验及结果分析63-72
• 6.1 颗粒计数器功能测试平台63-64
• 6.2 颗粒计数器各模块功能测试64-66
• 6.2.1 信号放大模块功能测试64
• 6.2.2 颗粒比较模块功能测试64-65
• 6.2.3 光源模块测试65-66
• 6.3 颗粒计数器整体功能实验平台66
• 6.4 颗粒计数器整体功能实验66-71
• 6.4.1 油液配置66-67
• 6.4.2 阈值标定实验67-69
• 6.4.3 对比实验69
• 6.4.4 流速变化实验69-71
• 6.5 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的学位论文78

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本文编号：799292