快速装系统

2024-07-24

快速装系统（共7篇）

快速装系统篇1

0 引言

CNG(压缩天然气)汽车是指以CNG替代常规汽油或柴油作为汽车燃料的汽车。CNG汽车快餐式加气模式是针对全国各地出现的加气难、排队时间长等问题,提出在原有燃气汽车改装基础上,对充气方式进行革命性改进,即采用更换气瓶的方式代替加气枪充气的方式。CNG汽车快速加气模式包括5个系统:CNG生产系统、灌装系统、存储运输系统、零售系统、配套产业系统。采用CNG工厂化、集约化生产和批量罐装,通过物流系统配送至市区内各终端供应站,由供应站直接为CNG汽车提供更换气瓶服务。改进后整个加气过程简便、快捷、安全,汽车到加气点只需2 min～5 min即可加气完毕,大大缩短了加气时间。这样,CNG汽车加气将极为便利,就像去便利店买矿泉水一样。CNG汽车快速充气模式被誉为CNG汽车的一次重要变革,将彻底改变现有CNG汽车加气行业格局。

CNG汽车快餐式加气模式涉及诸多技术,其中CNG气瓶装卸机具是关键技术之一。它是实现汽车天然气气瓶快速更换的关键工具,必须快速、安全地实现气瓶的装卸和交换,还要尽可能地减少人力、物力。

本文介绍CNG气瓶装卸机具的设计过程,并着重讨论其智能控制系统设计。

1 技术要求

要求系统能将天然气气瓶从汽车尾部拉到支架(50 cm)上来,然后换一个气瓶沿斜面送到汽车尾部,单程时间要求15 s。要求支架能上下(20 cm)左右(10 cm)移动,以适应汽车尾部的不同高度和气瓶所在的水平位置。装满天然气的气瓶约重60 kg,支架加气瓶约重90 kg。CNG气瓶装卸机具概念图见图1。

2 工作原理及组成框图[1]

装卸机具的支架靠在装有气瓶的汽车后备箱上,在气瓶的装卸前要求支架准确定位,从而使气瓶上的轮子与支架上的轨道接轨。调整时,通过键盘送给MCU控制命令,步进电机在MCU控制下,带动固定在三维工作台上的支架在X轴、Y轴、Z轴方向做三维运动,从而调整支架的位置,达到定位的目的,并完成装卸任务。其中,X轴、Y轴分别做水平方向和竖直方向的调整,Z轴是沿斜面推拉物体,三维工作台由装卸机具的机体、联轴器和三维丝杠组成。该装卸机具从传动的角度来讲是步进电机到联轴器到丝杠的传动方式,系统组成框图如图2所示。

3 系统设计

3.1 硬件设计

接口模块结构框图如图3所示。MCU输出的9位数据信号经电压跟随器、光电隔离送入步进电机驱动器中。它们分别是X轴脉冲信号、X轴方向信号、X轴选通信号,接入拖动X轴步进电机驱动器的指令脉冲输入端;Y轴脉冲信号、Y轴方向信号、Y轴选通信号,接入拖动Y轴步进电机的驱动器的指令脉冲输入端;Z轴脉冲信号、Z轴方向信号、Z轴选通信号,接入拖动Z轴步进电机驱动器的指令脉冲输入端。其中,脉冲信号控制电机所走的步数,方向信号控制电机正反转,选通信号控制电机是否参加运动,通过3位控制信号来完成该轴上的支架的位置调整。X轴限位信号检测、Y轴限位信号检测、Z轴限位信号检测是3组机械开关(每组2个),通过开关的闭合,可使系统停止在该轴上电机前进,等待后退指令或其他轴上的运动。6位状态信号经逻辑电平整形电路、光电信号隔离电路后送入MCU状态寄存器中, 由MCU随时读出。三维电机共用同一线性电源供电,若步进电机被选通,则处于激磁状态,待步进电机接收到指令脉冲就能运行。

电路中采用了隔离措施[2],既隔离了外界对数字信号的干扰,又能有效地防止过电压、过电流等外界突发事件对MCU系统的损坏,大大提高了系统的控制精度和可靠性。由于步进电机驱动器使用了选通使能端,对三维步进电机进行分时控制,这样既可以使三维步进电机共用一个线性电源,大大减少了成本,又减小了系统的体积和重量,便于装卸机具的移动。

3.2 软件设计

3.2.1 步进电机控制算法

由于Z轴上的气瓶运动路程较长(50 cm),要求时间短(15 s),这样,必须对一些参数进行较为准确的计算,下面给出讨论过程。

1)匀速过程

由技术要求可知,沿斜面推拉气瓶的单程路程s=0.5 m,要求的单程时间t=15 s,取丝杠螺距d=6 mm,步进电机到丝杠的转速比为1。丝杠的转动频率是:

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因此,步进电机的转动频率等于丝杠的转动频率,即每秒5.5转。选用步距角为1.8°的电机,即步进电机的驱动器脉冲输入端口每接收一个脉冲,步进电机转动1.8°。若每秒5.5转,则每秒所需脉冲个数为:

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即驱动脉冲的频率为f=1.1 kHz。

2)升速过程

步进电机的负载较重,若正常工作,必须要有升速过程,升速曲线如图4所示。

MCU不能实现连续控制,必须对升速曲线做离散化处理,根据MCU的特点,采用阶梯曲线来逼近升速曲线。根据实际调试,这里选择启动频率[3]f0=0.6 kHz,根据升速算法[3,4]得:

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取升速时间为0.5 s,并将升速段均匀地分为64段,则相邻两次速度变化的时间间隔为:

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每次增加的频率为:

undefined

由于频率fr最高取到fm=1.1 kHz,故不需要减速过程。整个控制过程要不停地检测到限位信号是否有效,无论是在电机的加速过程,还是在匀速运行过程中,如果到限位信号有效,MCU必须停止输出驱动信号,终止电机运行。

3.2.2 步进电机软件实现

程序采用定时器中断方式,使用两个定时器T0和T1,T0用于定时输出频率,T1用于定时升速时间。在升速阶段,定时器T0的初值是变化的,通过改变定时初值改变输出信号的频率,从而改变步进电机的转动频率,定时器T1初值始终不变,定时长度为8 ms;在匀速阶段,定时器T0初值不变,关闭定时器T1。由频率fk可计算Tk,再计算出定时器的装载值。T0用定时器方式3,当f=12 MHz时,则初值x为:

undefined

取x[k]=28-Tk/(12MHz×12)存在数组x中,以供装载初值时使用,用C语言实现如下:

TH0=x[k]; //取x[k]的值送定时器的TH 0位,经计算:

X[64]={0x2f,…,0x8e}。

程序流程图如图5所示。

整个步进电机的控制过程用C语言编程,下面给出部分源程序。

void main(void)

{

sys_init();

while(1){

while(key_scan()==1); //等待键值变化。

if (availability()==0) continue;

if (stop()==1)

{

sys_init();

continue;

}

controlSignal_output();

start_up(); //启动电机并进入全速运行状态

}

void start_up()

{

TL0=0x2f;

TH0 = 0x2f; //定时器T0定时0.6 kHz的初值;

TR1=1;

TH1=0xe0; //定时器T1定时8 ms初值;

TL1=0xbf;

t1_count = 0;

new_TH0 = 0;

while (t1_count<=1); //延时,让方向信号建立

t1_count = 0;

TR0=1;

while (t1_count <=63 && key_scan() !=0x3f);

TR1=0;

}

timer1() interrupt 1 using 2

{

new_TH0=X[k>>2];

TH1=0xe0;

TL1=0xbf;

t1_count ++;

}

timer0() interrupt 3 using 1

{

k++;

generate_impluse();

TH0 = new_TH0; //装载定时器T0初值

}

4 结束语

用上述控制算法编写的程序在实际运用中电机运行平稳 , 该方法简单实用且效果良好;该装卸机具通过实际应用,整个系统稳定、可靠,表明此次开发的CNG气瓶装卸机具的智能控制系统是成功的。

参考文献

[1]江卫华.激光内雕机中三维控制系统的设计[J].电气传动自动化,2002,24(3),16-24.

[2]王建,张玉峰,李磊.步进电机加减速控制技术研究[J].工矿自动化,2006(6):65-67.

[3]贾敏忠,詹友基.Windows平台上步进电机的速度控制[J].福建工程学院学报,2005,3(6):619-621.

[4]李海波,何雪涛.步进电机升降速的离散控制[J].北京化工大学学报,2003,30(1):92-94.

快速装系统篇2

国内某矿山利用保温矿仓存放矿石, 采用液压闸门从矿仓底部向矿仓下机车车皮内进行人工控制装矿, 因人工装矿控制精度差, 经常出现超装和欠装现象, 且欠装量较大, 出现超装则要进行人工卸矿, 严重影响了装车效率。因铁路部门对运输费的结算是按标准载重量进行计算, 出现欠装时则会造成运输费用的浪费。为了解决以上问题, 需加装一套自动快速补矿计量系统, 使用比较成熟的自动快速补矿计量系统为料斗式, 因保温矿仓底部离铁路线仅为5米多, 无法安装料斗式自动快速补矿计量系统。经研究论证, 设计出一套集胶带机、动态轨道衡、车号自动识别系统、PLC自动控制系统、计算机控制操作系统为一体的自动快速补矿计量系统, 现将总体设计、原理及使用效果介绍如下。

2 总体设计和控制原理

2.1 总体设计

如图1所示为自动快速补矿计量系统结构图。

2.2 控制原理

当机车进入矿仓矿线时由人工控制手动进行粗装矿, 当粗装矿完成机车牵出时启动自动快速补矿计量系统进行精确计量补矿。

自动快速补矿计量系统启动时首先由计轴器对车辆位置进行检测判断, 并将位置信息传递到PLC开关量输入端口, 车辆到达计量称重位置时, 由计算机发出称重指令, 轨道衡称重仪表将轨道衡称量数据传送至PLC模拟量输入端口, 称重补矿软件系统根据所缺矿量构建变频器控制参数模型。当车辆到达补矿位置时由称重补矿软件系统向PLC发出补矿指令, PLC控制系统根据变频器控制参数模型控制胶带机进行补矿。在补矿过程中要实时称量监控车辆重量, 并根据车辆重量实时修改变频器控制参数, 以实现增大或减小胶带机速度从而改变补矿量, 当车辆重量达到设定重量时停止补矿。

2.3 控制流程

如图2所示为一节车皮补矿程序控制流程图, 其它车皮采用同样方式进行补矿, 直到整列矿车补矿完成点击结束补矿即可。称重补矿软件系统会根据车号扫描系统扫描出的车号对每节车皮的粗装矿量、补矿量、补矿完成后的实际矿量进行计算和分析汇总, 并生成称量数据进行存储, 以供后期分析和查询。

3 硬件结构

PLC控制系统:采用小型系列PLC (带模拟量输入端口) , 因该系统控制点较少, 参与运算的数据量较小, 无需采用大中型PLC。

变频器:采用M430系列通用变频器, 功率根据胶带机电机进行匹配。

轨道衡:采用150吨动态轨道衡, 具有铁路部门许可的均可使用, 该单位使用的是长沙枫叶称重仪器公司生产的150吨动态轨道衡。

计轴器:为电磁感应非接触器检测开关, 带有开、闭控制开关。

车号扫描系统:该系统应根据机车所装无线感应车标进行匹配, 应能扫描到已安装到车体底部的车标信号器。

4 软件系统

该套称重补矿软件系统是在标准称重软件基础上进行定制开发的, 增加了补矿控制功能、计轴检测计数接口和PLC通讯接口, 并增加了相应的查询分析功能。整套系统需SQL server2000、Microsoft Access数据库系统支持。软件系统主界面如图3所示, 补矿计量系统界面如图4所示。

该系统是集计算机高级软硬件技术开发而成的全新概念的称重管理系统, 系统利用微机在显示、存储、计算等方面的巨大优势, 充分发挥图视界面及多媒体技术的特点, 使称重过程简单快捷、准确有效, 具有如下特点: (1) 界面友好、操作快捷, 能够有效地提高称重效率; (2) 组态设置灵活、可监控性强, 有助于规范化操作; (3) 数据管理功能强大, 为管理者提供决策依据; (4) 具有网络版特征, 适于企业计算机联网; (5) 功能更强、更加灵活的报表处理, 独有的报表设计、处理功能, 用户可以按照自己的需要设计所需的报表; (6) 安装简单, 无需复杂配置, 根据实际需要配置在常规的WINDOWS平台上即可使用。

5 使用效果

该矿现装有4套自动快速补矿计量系统, 每年可节约铁路运费900余万元, 减少90%因超装造成的卸车时间, 产生了较大的经济效益。

6 结束语

该套系统为国内首创, 系统整体性能可靠, 设备运行平稳, 平时维护量较小。最容易发生故障的是车号扫描系统, 由于该型号车号扫描设备平时只工作于短时扫描检测状态, 而在补矿时车号扫描设备一直工作于扫描检测状态, 天线功放一直在工作, 有时会出现车号无法正常扫描的现象, 对补矿计量不产生影响。目前生产厂家正在研发能够长时间工作于扫描检测状态的车号扫描设备。

参考文献

[1]霍罡.欧姆龙PLC应用系统设计实例精解[M].北京:电子工业出版社, 2010.

[2]李金能, 曹军生.SQLServer2000实用教程 (第2版) [M].北京:北京理工大学出版社, 2008.

快速装系统篇3

1 传统的装架方法

1) 回收工作面上网上绳、做回架通道。在风巷距回架通道煤墙向外10~20m范围内, 顶底板完整的地点做一个回收设备起吊间。2) 把轨道铺设到起吊间里端, 用绞车把采面回收的液压支架, 通过回收通道拉到起吊间下面。然后4台5t用手拉葫芦挂住液压支架底坐的起吊孔起吊。3) 把平板车推到支架下面, 对准螺丝孔后将支架落到平板车上, 用螺栓固定。

传统的装架方法缺点:a.工人劳动强度大。支架自重有十多吨, 使用手拉葫芦起吊每台至少需要两人。b.工序多、投入工时多、效率低。每装一组支架需要8人同时拉手拉葫芦, 由于用力不均衡, 支架不能水平上升, 出现倾斜无法装车, 还需调整从而影响装架时间。c.安全系数降低。工作人员站在支架两侧起吊支架时, 由于支架自重大, 如果起吊过程中出现脱钩、断链等情况时, 工作人员不能及时躲开, 存在一定的不安全隐患。

2 装架方法改进方案

1) 利用钢板、槽钢、旧平板框架焊接长3.4m、宽1.6m、高0.45m的装架平台。装架平台由支撑主体、限位槽、平台面、固定装置、连接装置等部分组成。a.支撑主体:利用废旧平板车的框架作为基础, 然后采用槽钢焊接成框架, 焊接在平板车上面。b.限位槽:为了确保在拉架过程中支架不倾斜, 采用两块钢板分别焊接在框架两侧。c.平台面:用钢板铺设在框架上, 为让支架平稳进入平台, 后半部分采用向下倾斜10°焊接, 形成一个倾斜面, 前半部为水平面。d.固定装置:为了确保平台的稳定性, 分别在框架两侧焊接长方形钢板并钻孔便于地锚固定。e.连接装置:为防止液压支架进入平板车时造成平板车移动, 平台前端焊接长方形钢板并钻孔, 利用特殊销轴将平台与平板车连接在一起, 使支架平稳通过平台进入平板车。 (如图1)

2) 把平台运到起吊间里端用地锚固定, 保证平台的中心与轨道的中心成一条直线, 平台面与平板车面在同一水平。

3) 用特殊销子将平板车与平台进行连接, 利用绞车牵引支架使支架底坐进入平台限位槽内, 通过平台运至平板车上面, 待支架底坐螺孔与平板车上面螺孔对照时, 停止牵引, 然后拧紧螺栓, 拔掉连接销, 将支架运出。

4) 若支架进入限位槽时出现倾斜, 可以使用单位体液压支柱进行调整, 同时要及时清理平台上面的浮碴。

装架平台的优点:

a.使用范围广。实用于井下采用各种方法支护的巷道。b.可以多次重复使用。此平台采用钢制材料焊接, 硬度高, 耐腐蚀。c.降低工人劳动强度。使用此平台装支架, 取消了人力起吊过程。d.工艺简单、效率高。此方法节约了起吊时间, 比较传统的装架方法每装一组支架提前了1h。e.人力、物力投入少, 并且提高了安全系数。使用平台装支架只需4人1h就可以完成, 同时取消了人员站在支架两侧起吊支架过程。

3 装架平台现场应用

平煤股份八矿设计生产能力300万t/a, 现主采一水平下山和二水平上山采区。可采煤层有丁5.6、己15、己16.17、戊9.10四层。煤层厚度0.8~4.0m之间。现在矿井正在使用的液压支架型号有:ZY4000-12/25、ZY4000-10/20、ZY4000-17/37、ZY5600-20/40。己16.17-13100综采工作面位于己三采区。该采面东西走向长为906m, 倾斜宽156.6m, 煤层平均厚度1.25m, 采面可采储量为24万吨。两巷均采用“U”型棚梁支护。该采面采用单一走向长壁后退式采煤方法, 综合机械化采煤工艺, 全部陷落法管理顶板。采面共用113组ZY4000-12/25型支架支护顶板, 支架自重10.5吨。采面回收通道做好后, 在风巷距回收通道煤壁向外15m处顶板完整的地方, 采用11号工字钢梁配合DW-2.8 (3.15) 液压单体柱, 在原有拱形棚之间架设梯形对棚, 做回收设备用的起吊间。规格长5.5m, 宽3.5m, 高2.8m。然后把装架平台运到起吊间里端, 按要求固定在起吊间里端底板上。按照综采工作面回架工序, 一个小班可以装5~6架。使用手拉葫芦起吊装架每班最多可以装3架, 而且工人劳动强度大, 投入工时多。该采面比用传统的回架方法提前了5天完成任务。

4 平台使用注意事项

1) 平台的固定位置选择及平台面与平板车面高度是否在一水平面上是施工的关键, 必须按照标准要求进行施工。2) 牵引支架的绞车及钢丝绳要完好, 要有专人指挥, 绞车司机要与其他施工人相互配合听从指挥、听清信号。3) 平板车与平台连接必须用特殊的销轴, 不能用其它销子代替, 避免运架时戗支架底坐, 影响正常装架。同时要经常检查平台固定的稳定性, 出现倾斜、地锚松动等异常情况时要及时处理, 确保设备平稳运到平板车上。4) 该平台长3.4m、宽1.6m装车下井时要用钢丝绳或螺栓固定在运输车辆上, 防止运输途中松动或滑脱。

5 效果分析

传统的装架方法工人劳动强度大、效率低、装一组支架需要8人2h才能完成。采用平台装支架减少了工艺工序及人力物力投入, 缩短了装架时间, 降低了作业人员劳动强度和施工风险。运用装架平台装一组支架仅需4人1h就可以完成任务, 是传统方法的两倍。比传统的装架方法可以提前3-5天完成任务。为矿井的正规循环作业赢得了宝贵时间。

6 结论

通过实践证明, 该装架平台, 结构简单, 使用方便, 实用性强, 可多次重复使用, 大大加快了综采工作面的回收进度, 解决了长期以来使用导链起吊支架装车的难题, 降低了工人的劳动强度和成本的投入, 提高了安全系数, 取得了良好的经济效益和安全效益。

摘要：为克服综采工作面液压支架回收装车时, 工人劳动强度大、投入工时多、效率低、速度慢等困难, 本文介绍了一种能快速装架的平台装置。该装置具有结构简单、操作方便、实用性强、安全系数高等特点, 有效降低了工人的劳动强度, 提高了回收效率。

快速装系统篇4

1装炮器使用现状及存在问题

煤矿井下爆破作业, 通常是炮眼深度在2 m左右的浅孔爆破, 自20世纪80年代开始到现在, 国内矿山井下爆破, 装炮普遍采用小径竹竿装炮器装炮。装炮器俗称炮棍, 通常也是2 m左右的竹竿和木质的炮头组装而成, 作用是验孔、清除孔内的粉尘, 装炸药, 装炮泥及封炮孔。深孔爆破时, 常用的是深孔装炮器, 也称连接式装炮器, 炮体为木质、竹质或由锚索加工制成, 因受作业场所的限制, 每节长度在2 m左右, 但木质、竹质易损坏, 而锚索材质密度大, 20 m长的炮体质量达到25 kg。使用时根据炮孔深度, 利用接箍将炮体逐节连接起来。深孔装炮器虽然能够在深孔爆破时使用, 但由于装炮器炮体的节数较多, 不易保管、携带, 极易损坏或因质量太大组装费时, 操作繁琐, 在使用时至少需要2个人配合完成, 装炮时间太长, 每次清孔、装药、装炮泥进出都要重复进行拆装, 装好1个20 m深的炮孔需要1.5 h以上, 耗用爆破人员较多时间及精力。采用锚索加工制成的装炮器不符合标准要求, 在操作过程中, 接口部位容易刮伤雷管角线, 不但会造成爆破员重复操作, 严重时还会影响到爆破的安全顺利完成, 给爆破安全顺利完成埋下隐患。

2新型装炮器的结构、规格及材质

新型深孔可控式快速装炮器结构如图1所示。

该装炮器由炮头、倒楔和炮杆组成, 炮头采用具有抗静电、抗阻燃功能的绝缘胶棒加工, 炮体采用具有双抗功能的铝塑管制作, 可有效防止在装炮过程中, 因静电或大地杂散电流引起早爆事故发生。炮孔直径普遍在42 mm, 炮头直径选36 mm比较合理, 6 mm的间隙能有效地将炮孔内的粉尘清除。将绝缘棒通过车床按要求加工制作成炮头, 再用圆木制作倒楔, 而后将倒楔放入炮头的孔中, 再将炮杆的一端开口, 并插入炮头的孔内, 倒楔将炮杆的一端撑大, 起到固定炮头的作用。由于铝塑管的可塑性好, 可把16～26 m长的铝塑管圈成Ø500 mm甚至更小的圆圈, 用绳子固定后可随身携带。使用时, 只要将其放开, 铝塑管即恢复成直管。使用后, 随手固定铝塑管即可, 且易于存放, 不易损坏。

炮头和炮体采用双抗材质, 符合标准规定, 消除不安隐患, 确保爆破安全。

3新型装炮器的特点

新型装炮器的特点:①长度可根据需要而增减, 质量轻, 每根约1 kg。②炮头与炮杆采用内倒楔方式连接, 稳定可靠。③制作简单, 仅有3部分构成。④实用、高效, 装炮使用方便, 与普通装炮器相比可大大缩短装炮时间。⑤其材质是铝塑制品, 具有抗静电、抗阻燃功能, 安全可靠, 不会留下隐患。⑥携带方便, 结实耐用, 由于材质可塑性高, 可卷成Ø500 mm圆圈, 且不易损坏, 使用时放开即可恢复成直线。⑦可随时掏净炮孔中粉尘, 有利于爆破作业。

4使用效果

捣固焦炉装煤车液压系统设计篇5

邯郸6 m捣固焦炉装煤车是太原重工设计生产的第一台6 m捣固式焦炉装煤车,其液压传动系统在设计过程中,吸收借鉴了常规的5.5 m捣固焦炉装煤车和6.25 m捣固焦炉装煤车的成功经验。

1 机械设计参数

捣固装煤车主要完成从煤塔向煤槽布煤、将煤捣固成煤饼、将煤饼装入炭化室等功能。装煤车液压传动主要完成以下功能:装煤槽侧壁板的移进与移出、前挡板开闭、后挡板锁闭与解锁闭、接煤板的升起与收回、走行锁闭与解锁闭等。各油缸的基本参数见表1。

装煤槽侧壁板的20个油缸需要同时动作,左、右两边侧壁板各为10个油缸,两边分别需要保持同步;2个前挡板油缸需要保持同步;后挡板油缸在装煤槽左、右各2个,4个油缸要求保持同步;接煤板的2个油缸要求保持同步。

2 液压传动分析

2.1 油缸参数分析

油缸动作时所需流量Qi(L/min)的计算公式为:

根据式(1),由表1数据计算得到的不同工况下的流量如图1所示。由此可见,在流量方面主要是侧壁板移动时的大流量和其他油缸动作时的小流量之间的矛盾。

根据机械设计要求初步设定液压系统压力为8.5MPa,计算出各油缸的理论推力和拉力,如图2所示。经过核对,各油缸的推力和拉力满足各机构的需要。

2.2 系统分析

通过对油缸参数的分析,并且结合机械设计的要求可以判断如下:

(1)系统在不同工况下的流量变化太大,油泵可以选择变流量的恒压柱塞泵,也可以选择双联叶片泵。变量柱塞泵由于经济性能不好,因此不选用。若选用双联叶片泵,通过两个电磁溢流阀分别控制大泵和小泵,这样,两个溢流阀都加载时,大泵和小泵同时为系统供油,满足大流量需要;其中一个溢流阀卸荷时,只有大泵或小泵为系统供油,满足小流量工况的需要。因此采用双联叶片泵较为合适。

(2)控制装煤槽侧壁板移动的20个油缸同时工作,装煤槽两边各10个油缸应该分别用一组阀控制,可以各采用16通径阀;2个走行锁闭油缸可以同时或各自锁闭,采用两组10通径阀分别控制;其他各机构需要保持同步的油缸有前挡板的2个油缸、后挡板的4个油缸、接煤板的2个油缸,各采用一组10通径阀进行控制。

(3)走行锁闭机构示意图如图3所示,油缸活塞杆伸出时,楔形块顶住止挡墙达到锁闭作用。由于所需锁闭力较小,大小需要试车时调整,因此压力油要求减压才能够完成平稳锁闭。在锁闭和解锁闭过程中需要油缸动作平稳,并且能够将固定楔形块锁定在某一位置,因此有必要采用液压锁。

3 液压系统设计

3.1 油泵及电机选型

通过上述分析,油泵选择油研系列的叶片泵PV2R33-76-116,该泵为双联通轴泵,大泵排量为115.6 mL/r,小泵排量为76.4 mL/r,转速范围为600 r/min～1 800 r/min,额定压力为21 MPa。

油泵实际输出流量Q0(L/min)的计算公式为:

式中:n0———电机转速,r/min;

q1———油泵大泵排量,L/r;

q2———油泵小泵排量,L/r;

ηv———油泵的容积效率,这里取0.85。

电机选择4级普通三相异步电机,转速为1 470r/min。已知q1为0.115 6 L/r,q2为0.076 4 L/r,将各数值代入式(2)计算出油泵实际输出流量:Q0=239.9 L/min,满足系统所需最大流量235.6 L/min。

油泵的输入功率NO(kW)的计算公式为:

式中:Δp———油泵的吸排油口压差,MPa;

ηt———油泵的总效率,这里取0.8。

由式(2)计算得Q0=239.9 L/min,油泵压差可以视为系统压力8.5 MPa,将各数值代入式(3)计算得出油泵的输入功率:N0=42.48 kW。

由此查出符合要求的电机型号为Y225M-4,其功率N1=45 kW>42.48 kW。

3.2 控制阀选型

本液压系统一边侧壁板移动采用16通径电液换向阀,能够满足需要;其他机构采用10通径常规换向阀,也可以满足要求。侧壁板移动的同步控制采用流量控制阀来调节;前挡板、接煤板和炉门密封要求同步较高,采用分流集流阀控制;后挡板同步要求稍低,可以采用单向节流阀来调整同步。

根据以上分析确定了该装煤车液压传动系统,其原理示意图如图4所示。

3.3 工程实践

6 m捣固焦炉装煤车已经在邯郸钢厂投入使用,各同步功能良好,液压系统运行良好,实际功能基本满足设计要求。

4总结

(1)该液压系统采用双联叶片泵解决了系统流量变化较大的问题。

(2)采用分流集流阀和单向节流阀解决同步问题,满足了工程实际需要。

参考文献

[1]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京:北京理工大学出版社,1998.

[2]官忠范.液压传动系统[M].第3版.北京:机械工业出版社,2004.

[3]周士昌.液压气动系统设计运行禁忌470例[M].北京:机械工业出版社,2005.

6m焦炉装煤机车供电系统改造篇6

一、存在的问题

莱钢焦化厂1#、2#、5#～8#焦炉装煤车采用悬吊式柔性滑触线供电方式(刚体组合滑触式移动供电方式之一)，主要由支撑钢绞线(纵向和横向)、铜滑触线、端部弹簧式固定机构和装煤车集电器组成。铜滑触线沿装煤车走行轨道方向跨2座焦炉，仅在中间煤塔下部设有悬挂点，单座焦炉滑触线悬空长度超过100m。装煤车工作时，悬吊式柔性滑触线供电方式存在如下问题，严重制约焦炉生产。

(1)在自身重力和热胀冷缩作用下，滑触线连同钢绞线下垂度加剧，造成装煤车集电器电刷与滑触线接触不良，装煤车供电故障频发。

(2)滑触线中间无法设置分段，一旦滑触线系统故障，两座焦炉将同时停产。

(3)每年要定期更换部分钢绞线、拉紧弹簧及电刷，维护量大、费用高。

(4)安装在炉柱顶端的钢绞线横向拉紧支柱受炉体膨胀和拉力影响而弯曲变形，导致滑触线高度、间距改变，装煤车电刷滑脱失电，同时存在整套滑触线装置掉落的重大安全隐患。

为此改造焦炉装煤车供电系统，寻求符合焦炉生产实际的移动供电方式，确保焦炉装煤生产稳定电力供应。

二、改造方案

移动供电方式的选择牵涉现场环境、生产要求、用电设备的接电持续率、电源电压、频率以及功率等诸多因素，目前工业生产中应用较广泛的移动供电方式见表1。焦炉装煤生产为露天作业，季节温差变化较大，加上粉尘污染、局部高温等恶劣环境，电缆移动和拖链式供电方式均不适合。单(多)极组合滑触式结构复杂、精度要求高，不能实现分段控制，亦不符合现场要求。综合分析，供电系统仍采用刚体组合滑触式供电方式，但要重新选择滑触刚体的形式和材料，才能满足装煤生产供电需要。

结合焦炉装煤系统生产实际以及经济性、安全性、可靠性等综合分析，决定先改造5#、6#焦炉装煤供电系统。供电系统固定方式由上部悬吊式改为单侧支架式，滑触线由柔性铜滑触线改为刚性轻轨式，同时改进集电器电刷和加装分段控制开关，实现对单座焦炉装煤的供电控制。

(1)确定轻轨支架安装位置和结构形式时，要充分利用焦炉炉顶空间。

(2)结合装煤车及周边焦炉设施实际，确定轻轨标高、安全间距及设计装煤车集电器结构形式。

(3)两座焦炉装煤生产采用分段控制，便于设备检修，降低故障影响。

(4)根据焦炉连续生产要求，利用生产间隙安装整套装置，保证原联锁编码电缆位置不变，实现对焦炉生产零影响。

(5)改进系统硬件，完善硬件功能。

三、改造实施

1. 供电系统组成

(1）集电导线和导轨。

两者是滑触线系统的主体，其几何形状、材料直接影响滑触线系统的安装形式、整体刚性和导电性能。集电导线和导轨截面选择合适，可保证供电网络与负载正常工作，节省有色金属、减少电耗。要根据使用环境和运行负荷选择集电导线和导轨规格： (1) 导线和导轨上长期通过的负载电流产生的热量不能过热，否则绝缘损坏，引发短路失火等事故; (2) 导轨应具有足够的机械强度，避免导线因风力、冰雪或其他外力因素而断裂; (3) 滑触线全段电压损失不能过大(起重机设计规范规定，交流电源供电在尖峰电流时自供电变压器的低压母线侧至起重机任何一台电机端子的电压损失都不应超过额定电压的15%)。

参照国内其他类型焦炉采用的轻轨滑触线，结合6m焦炉生产实际，综合考虑炉体、支架承重等因素，导轨选用国产12kg/m轻轨，集电导线选择截面40mm×5mm铝母线，供电电缆选用VV-1000V 3×70+1×50电力缆。

(2）连接组件。

连接组件是滑触线系统中导轨与导轨之间连接装置，是串接导轨的续流装置，要求连接可靠、过度平缓和接触电阻小。安装时，轻轨腹板和铝母线间隔500mm进行Φ10mm孔配钻，将铝母线用螺栓紧固在轻轨腹板一侧连接起来，优点是集电导线与导轨并行连接，导电性好，任一拾取点电能损失小。由于单座焦炉长度超过100m，导轨热膨胀量会较大，因此轻轨连接时要考虑留有15mm膨胀间隙，使滑触线能够在不同环境温度下保持较好的直线度和良好延续性。

(3) 绝缘组件。

绝缘组件实现滑触线系统导轨与导轨之间 (滑触线系统相间) 、导轨与支撑组件之间 (滑触线系统与大地) 的隔离。按照轻轨规格, 绝缘组件采用6102陶瓷绝缘子, 上端安装轻轨, 下部支腿固定在支架上。

(4）支撑组件（支撑架）。

支撑组件用于安装滑触线系统中导轨与绝缘组件，其结构形式根据滑触线系统布置方式、载荷、位置确定。综合考虑滑触线系统总重量、导轨标高、受力方向和大小以及安装机车联锁编码电缆需要，支柱采用HN250×125×5×8型钢，上部框架结构用7#等边角钢制作。

(5）集电器。

集电器是滑触线系统重要组件，其作用是从滑触线导轨直接拾取电能，因此对集电器结构形式、工作压力、电刷材料等均有相应要求。由于运行过程中轻轨与集电器电刷间磨损较大，而且装煤车走行轨道受炉顶结构变形影响产生高度差，走行过程中车体晃动易造成集电器电刷失电。为此集电器电刷用16Mn钢板制作(厚度20mm，允许磨损量10mm)，拾取方式采用重力自垂式。为满足分段控制供电要求，集电器采用双组并联电刷结构，每组间隔1000mm，保证在滑触线隔断位置能同时拾取不同供电源的电力，同时减少同段导轨上失电率。

2. 系统安装

(1）滑触式供电系统的供电方式一般有单端、中间、两端、两端1/6处、三点供电和四点供电。

确定供电点时要综合考虑用电设备台数容量、任务工作制和导轨电压降以及环境状况。由于铝母线导电性好、电压损失小，故可采用单端供电方式。电力站位于两座焦炉之间，滑触线断开处选在煤塔下方位置并作为供电点，这种方式操作简便、节省电缆、故障点少。

(2）滑触线布置方式。

因焦炉煤塔下部空间所限，滑触线轨道只能沿炉顶焦侧进行垂直安装，三相轨道上下安全间距为465mm，固定支架安装在炉柱顶端，高度4650mm，原编码电缆支架安装在轻轨下方。滑触线轻轨安装后要进行全线调直，确保轻轨水平高度差<±10mm，侧向误差<±20mm。

(3）集电器安装。

集电器安装在装煤车焦侧平台，两组电刷沿走行方向布置，间距1000mm。集电器与滑线轨道的合理接触是整个滑接输电系统关键，将直接影响供电系统和用电设备安全，安装过程中必须调整好集电器与滑线轨道的接触压力。压力过大将使电刷与滑线轨道的摩擦系数增大，磨损加大;压力过小会使电刷与滑线轨道的接触电阻增大，压降增大。本次改造电刷一端由销轴固定，另一端靠自重压在导轨上，可保证走行过程中与导轨紧密接触并在一定范围内根据磨损情况进行自我调节。

3. 系统调试

系统安装完毕，首先对安装过程进行全线机械性能和电气性能检查，确认系统安装良好，检验合格后，方可进行加电调试，调试过程如下。

(1)切断装煤车的电源输入端(断开集电器与滑线轨道的接触)，单独对滑线轨道进行分段供电和分别测试。

(2)分段供电测试合格后，切断系统所有电源，将装煤车上集电器与滑线轨道进行正确接触，只对装煤车走行电机加电，调至低速。

(3)做好加电运行前的准备，专人指挥和启动加电程序，使整个滑触线系统处于等待状态。

(4)给系统加电，由专人随车观察目测滑线轨道与集电器运行状态，实时记录，及时停电调整。

(5)系统加电运行正常后，装煤车慢速往复运行1h后，可逐步加载运行(可先加载走行电机，再加载油泵电机，最后加载螺旋给料器电机等)，直至加满负载后正常运行。

四、改造效果

该套供电系统2009年5月在5#、6#焦炉投运以来，整体性能稳定可靠，效果良好、效益明显。

(1）结构稳定、供电安全。

轻轨和框架钢支架强度高、结构稳定，因此电能拾取稳定，极少失电，确保装煤车安全、连续、稳定的电力供应。

(2）供电实现分段控制。

在煤塔处断开滑触线，两段同时独立供电，当其中一段故障时，另一段不受影响，保证了另一座焦炉装煤正常生产。

(3）设备寿命延长，节省设备维护费用。

轻轨作为滑触体，钢结构支架防锈处理，系统整体使用寿命至少有15年，是原系统5倍。电刷更换周期约1年，平均每年节省备件费和维修费用约12万元。

(4）稳定装煤生产。

快速装系统篇7

关键词：有线装定,可靠性,精度,安全性

0 引言

信息化战争要求武器系统之间及时地将有用信息进行交联, 以便快速、实时、准确地打击目标[1]。装定是时间引信的关键技术之一, 装定具有无线装定和有线装定两种形式, 无线装定存在抗电磁干扰能力差、结构复杂、可靠性差等缺点;有线装定因其结构能够合理安排, 制造工艺简单且价格便宜, 有较高的稳定性, 功耗很小, 适用面广泛等优点, 是目前国内外装定的主要手段之一。

本文对有线装定系统进行了设计并重点分析了系统设计的关键技术, 1) 采用以单片机为核心软件控制、选取起点信号可靠判断方案、对引信电源采取保护措施来提高可靠性;2) 对可编程内部振荡器校准以提高引信定时精度;3) 电路保护设计、泄能控制等来提高系统安全性。

1 引信有线装定系统设计

1.1 有线装定系统的总体设计

总体设计如图1所示。图1左侧为装定器部分, 引信信息有线装定的工作过程:通过探测系统探测目标, 确定目标的参数送入火控计算机, 火控计算机根据这些数据以及预先输入的弹丸弹道参数计算出引信所需的装定信息, 装定信息经火控计算机送入装定器, 装定信息经编码调制后通过信息能量发送模块通过导线传输给即将发射的弹药引信, 同时装定器通过导线给引信电路传输能量[2]。引信接收到能量后将其存入储能电容中, 存储的能量经DC/DC变化后作为MCU的能量;引信接收到装定信息后, 送入调理电路调理, 调理后送入CPU解码得到装定信息并进行存储。弹药发射后引信根据存储的装定信息在目标处输出发火信号, 点爆弹药摧毁目标。

1.2 有线装定系统电路设计

有线装定装定器原理框图如图2上半部所示。火控计算机解算出的装定信息经C8051F310高速单片机编码并对编码信号进行处理后, 加起始位和校验码, 构成传输的数据帧, 帧信号由信息收发模块调制后通过电缆传输给引信。引信电路原理框图如图2下半部所示。引信通过电缆接收到信号, 信号通过信息收发模块解调, 再由高速单片机C8051F310解码得到装定信息, 计数器工作, 当计到装定数据时, 控制电路根据记录的飞行时间算解的距离窗核查算解的距离是否正确, 选择适当作用模式, 输出发火信号。

1.3 有线装定系统软件设计

如图3所示为装定器软件流程图, 首先系统初始化, 接收完火控装定数据进行验证, 合格再向引信电路发送装定信息, 不合格继续等待下次火控数据, 装定器接收引信反馈数据, 对反馈数据和发送数据进行比较, 不相同继续发送数据, 如果有连续5次都不相同, 回到等待下次火控数据;相同然后判断是否为泄能信号, 若为泄能则停止工作, 若不是泄能则已经装定成功, 再转到等待下次火控数据到来。

如图4所示为引信软件流程图, 首先系统初始化, 引信等待接收装定器装定数据, 接收完向装定器反馈数据, 反馈完等待新装定数据, 如果有新数据, 循环接收数据反馈数据然后等待的过程;若引信接收到断线启动信号, 定时电路工作, 启动充电解保发火信号, 到目标位置处点爆弹药。

2 关键技术分析设计

2.1 可靠性设计

2.1.1 以单片机为核心软件控制

用软件控制模式来代替电路硬件电路控制模式, 可以大大简化引信系统电路的复杂性, 同时硬件对外界电磁等干扰比较敏感, 所以可以用软件代替硬件的地方尽量用软件, 大大提高了系统的工作可靠性。

2.1.2 起点信号确定

起点信号的确定关系着整个引信系统能否正常可靠工作, 起点信号不可靠确定破坏了引信的启动特性, 导致早炸或误炸, 甚至使系统完全无法工作, 根据系统特性有三种确定起点信号的方案。

1) 信号线检测

在弹药飞离炮口位置的瞬间, 信号线被拉断, 拉断后, 信号线的波形如图5所示, 信号线由低电平变为高电平, 引信电路当检测到这种变化过程认为是起点信号。

由于信号线由低电平到稳定高电平有个过渡过程, 可跳过这个过程再检测是否为高电平, 若为高电平则为起点信号, 但这个过渡过程不确定, 难认识清楚, 所以此种起点信号确定方案不可靠。

2) 电源线检测

电源线在弹药离开炮口位置的瞬间由高电平变为低电平如图5所示, 引信根据此种变化, 判断弹离开炮口, 此时是起点时刻。

由于意外切断电源时, 电源线也有这一变化, 此种判断信号的方案不可靠, 会误起爆弹药, 带来不必要弹药安全事故。

3) 电源线信号线共同检测

以上两种方案被否决后, 引信可以同时根据这两种信号变化来确定发射起点, 当电源由高电平变成低电平的同时检测到信号线为高电平认为是起点时刻。

2.1.3 引信电源设计

本设计使用电容储能为引信电路提供工作能量, 使用如图6所示的电源电路, 电源电容在高过载下会瞬时失电, 从而使弹药瞎火。解决措施:1) 使用经过严格筛选后的军品电容;2) 加电路保护, 这样不至于其中一个电容出现问题就使整个系统无法工作。

2.2 高精度设计

定时引信采用已经过工厂校核的可编程内部振荡器, 装定器部分的振荡器采用高精度的晶振电路, 用以校准定时引信内部振荡器, 以保证时间计时精度。若定时精度有5ms以上的误差将会使引信失去作用意义。由于单片机待自身时钟频率稳定后再进行校频才有意义[3], 引信上电后再进行校频。

本系统装定器主频为10MHz, 定时器12分频, 每位传输数据计数166次, 每帧数据为14位, 则14位数据总时间为:

设T1对应的引信时间为x (已知) , T2对应的时间值为y, 可列等式:

如T2为1ms那么:

y就是1ms对应的校频值。

2.3 安全性设计

2.3.1 保护电路设计

装定器电源线与信号线相碰和引信电路电源线与引信信号线相碰均会使电路烧坏, 从而使整个系统无法正常工作。如图7所示加上电路保护, 无论装定器还是引信电路, 当电源线与信号线相碰时均得到了保护, 不会由于高压大电流使电路烧毁。

2.3.2 泄能控制

系统上电后, 由于各种原因如不需要发射弹药, 此时存在两种可能, 信息已经装定, 断电就认为是弹药发射, 就不得不发射弹药, 这样就白白浪费了弹药;信息没有装定, 但此时战士也不敢断电, 由于在紧张激烈的环境下, 战士可能记不清有没有装定, 给战士带来很大的心理负担, 能够泄能后, 无论哪种情况, 按下泄能键后都可以直接关断电源, 可以大大提高弹药的可靠性, 节约了弹药, 保护了我军战士的宝贵生命。

按下泄能按键后, 装定器向引信发送泄能信号, 引信接收到泄能信号后, 关掉所有中断, 不再有解保发火信号。装定器切断电源, 直到电池能量耗尽。

3 实验验证

根据上述原理理论基础, 制作了原理样机。进行了捶击实验和定时精度实验, 实验结果能满足指标要求。

3.1 电容电压在高过载下电压分析

为考核引信电源在高过载下能否可靠工作, 对制作的原理样机进行捶击实验。

如图8所示, 4#、5#是采用加保护电路军品级电容的引信, 1#、2#、3#是未加电路保护工业级电容的引信, 经过比较发现使用加电路保护的军品级电容的引信作用可靠, 相反在高过载下, 未加电路保护的工业级电容的引信会失效, 电容会瞬时失电, 从而使引信不能可靠工作。

3.2 定时精度实验

为考察系统定时精度能否满足系统指标要求, 对制作的原理样机进行了定时精度实验。

原理样机通过键盘输入装定数据, 在噪音为85 d B的环境下实验, 输入装定数据后进行手动拉拔断线模拟弹药发射动作, 测得解保发火信号如图9、10所示, 解保电压达到13.2V, 发火峰峰值电压为13.4V, 实验数据如表1所示, 定时精度在正负3ms以内, 满足系统指标要求。

4 结论

本文研究的有线装定电子定时定距引信经过20000g捶击模拟实验、定时精度实验、-55℃�120℃的高低温实验及实弹试验验证, 是以简单的技术途径, 实现了较好的炸点控制效果。系统成本低、可靠性高、定时精度高、安全性好。

参考文献