大型液压平板支撑受力实时监测研究

发布时间：2017-08-04 07:41

  本文关键词：大型液压平板支撑受力实时监测研究

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【摘要】：大件即大型设备在各种工业设施领域中越来越被广泛的运用,其具有重量大、宽度大、高度大的重要特征,相应的大件运输设备比如大型甚至超大型的液压平板运输车也占据了重要位置并逐渐进入公众的视野。性能质量是衡量液压平板车的一个重要指标,由于没有相应的监测保护措施或者监测设施不到位而导致负载侧翻或损坏的事件时有发生,造成了不可估量的损失,为了提高液压平板车负载装卸以及运输的安全性以及确保数据采集和传输的实时性,对液压平板车进行检测和监测研究很有必要。现有大型液压平板车监测系统中对大件相关参数的测量是通过有线方式(基于CAN总线)或者利用静态电阻应变仪测量数据,然后将数据通过USB线缆传输到PC上位机进行读取、存储和显示,但是上述监测系统中的有线方式容易受到繁琐线缆的束缚,而且由于长期暴露在外面,线缆会出现被腐蚀、老化的现象;此外,对于确保数据传输准确性和数据通信实时性的要求,CAN总线虽然给出了相关设计,但是其本身仍有数据不一致性、数据传输中出现节点故障等不足;现有检测仪器便携式程度相对较低,可视化数据显示装置固定,检测位置带有局限性。针对上述问题,结合无线传感网络技术,提出了一种基于短距离无线通信方式(ZigBee、WiFi网络)的大型液压平板支撑受力实时监测设计方案。论文的主要内容如下:(1)分析了液压平板的特性,包括液压平板的结构和受力分析。将负载放置于车架上面,与之相连接的液压悬架系统承载其主要重量,以简图模型结合理论推导实现对车架、液压悬架系统的受力分析,利用胡克定律、力矩平衡原理、压力与应力的关系以及重力重心计算方法计算出负载的重力、重心与允许装载区,解决了工作人员只能凭借经验进行负载装卸的难题。(2)对比了基于电容称重传感器、压力传感器和位移传感器的数据检测方法。其中,电容称重传感器使用板弹簧作为上下移动部件,由电容的变化产生电压信号,但由于易受环境影响导致数据测量误差;压力传感器与液压油缸相连,通过油压变化输出电流信号,但是只适合负载小的情况;位移传感器通过识别位移变化进行测量,但是器件易受摩擦的影响,电阻式应变片传感器体积小、灵活方便且精度高,通过密封可以减小或者避免外界天气带来的影响,基于此选取了基于电阻式应变片传感器的检测方法。(3)比较了基于PC、CAN总线的有线监测系统以及基于GPS定位技术和GPRS数据通信技术的无线监测系统的优劣,选取了基于短距离无线方式的监测方法,以无线方式代替有线方式,采用无线传感网络技术,解决了线路繁琐、易受腐蚀、易老化的问题以及克服了CAN总线的不足之处。(4)以嵌入式终端或上位机(固定于驾驶室内)、手持终端(随身携带)作为多样化的显示平台代替原有监测系统中单一的、固定于一处的硬件显示平台,实现了驾驶员以及施工人员的实时查看,为其提供了相关参考数据,提高了负载装卸及运输的安全性。通过搭建的实验平台进行液压平板受力监测的模拟实验,完成对该监测系统的性能测试,对比了静态电阻应变仪和监测装置的测试结果,实验数据表明:在误差允许的范围内,该监测系统达到了预期实验结果。
【关键词】：液压平板车 检测方法 无线方式 实时监测
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 课题研究的目的和意义11-13
• 1.2 国内外现状和发展趋势13-14
• 1.3 论文研究的主要内容14-16
• 2 液压平板的监测方法研究16-33
• 2.1 液压平板的特性16-20
• 2.1.1 液压平板的结构16-17
• 2.1.2 液压平板的受力特点17-20
• 2.2 液压平板受力检测方法20-29
• 2.2.1 几种检测方法对比20-21
• 2.2.2 电压信号和应变的拟合校准21-22
• 2.2.3 负载重力与重心计算方法22-24
• 2.2.4 负载重力与重心的分析验证24-26
• 2.2.5 负载允许装载区26-27
• 2.2.6 监测数据处理方法27-29
• 2.3 实时监测方案29-32
• 2.3.1 监测方案的对比分析29-31
• 2.3.2 基于ZigBee及WiFi的无线监测方案31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 液压平板监测系统的硬件设计33-48
• 3.1 电阻式应变片传感器的功能特性33-37
• 3.1.1 传感器的工作原理33-34
• 3.1.2 传感器的结构和工作特性34-37
• 3.2 信号采集端的硬件设计37-42
• 3.2.1 应变片传感电桥电路的构成37-39
• 3.2.2 应变片信号调理电路的改进39-40
• 3.2.3 液压平板监测系统信号采集的实现40-42
• 3.3 无线通信模块的硬件设计42-44
• 3.3.1 ZigBee通信方式42-43
• 3.3.2 WiFi通信方式43-44
• 3.3.3 电磁干扰分析44
• 3.4 嵌入式硬件显示平台44-47
• 3.4.1 硬件平台的配置要求45-46
• 3.4.2 嵌入式显示平台的硬件设计46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 液压平板监测系统的软件设计48-56
• 4.1 微处理控制器的软件设计48-49
• 4.2 ZigBee协议栈的设计49-52
• 4.2.1 ZigBee协议栈的架构49-51
• 4.2.2 协调器的软件设计51-52
• 4.3 Wi Fi协议的软件设计52-53
• 4.4 嵌入式平台的软件设计53-54
• 4.4.1 μC/GUI的性能特点53
• 4.4.2 μC/OS-Ⅱ的功能特点53-54
• 4.5 上位机软件设计54
• 4.6 手持设备的软件设计54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 5 液压平板受力监测模拟实验及系统性能测试56-67
• 5.1 液压平板受力监测模拟实验平台的搭建56-58
• 5.2 传感电桥电路硬件采集端的测试58-59
• 5.3 无线通信性能测试59-60
• 5.4 监测系统的性能测试60-66
• 5.4.1 监测系统所测数据的校准61-64
• 5.4.2 负载重力与重心的计算方法测试64-66
• 5.5 数据处理结果分析66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果73-74
• 致谢74-75

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