隧道除渣机的测控系统设计

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1、（2008届）本科生毕业设计说明书隧道出硝装载机测控系统设计系部：机电学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：班级：学号指导教师姓名：职称.终评定成绩2008年5月目录第1章绪论11.1 装载机简介（loader）11.2 装载机发展概况11.3 轮式装载机的发展趋势21.4 轮式装载机的市场前景21.4.1 国际市场21.4.2 国内市场31.5 隧道出渣装载机改进的必要性31.6 电气系统的设计过程3第2章装载机电气系统42.1 电气系统概述42.1.1 机电气系统的设计原理42.1.2 装载机的电子技术及应用42.1.3 电控系统的基本组成与设计42.1.4 典型ZL50型装载机电气系

2、统62.2 传感器与仪表92.2.1 传感器92.2.2 仪表92.2.3 电子显示装置92.3 装载机外型的改进9第3章装载机控制系统设计113.1 控制目标113.2 控制系统的设计113.2.1 计算机控制模块结构框图113.2.2 液压系统的改造133.2.3 特点15第4章装载机整机电气系统的设计164.1 电气负荷图和供电设备的选择164.1.1 电气负荷图164.1.2 发电机容量选择174.1.3 蓄电池容量选择184.2 主要电气设备选择194.3 导线选择及线束连接与包扎194.3.1 导线的选择194.3.2 线束的连接和包扎204.4 装载机电气系统的设计20第5章控制

3、电路的设计235.1 控制电路简介235.1.1 电路原理图235.1.2 继电器235.1.3 常用的几种自动控制技术255.2 系统电路分析265.2.1 变压整流系统265.2.2 控制电路分析315.2.3 电路系统总体方案的确定315.3 电气操作过程分析325.3.1 系统安全指示灯325.3.2 制动灯与制动喇叭325.3.3 电磁阀动作顺序325.3.4 空调系统照明系统音乐播放器等设备的控制325.3.5 操作要点325.4 照明与信号系统的故障诊断与排除335.4.1 照明装置故障诊断与排除335.4.2 信号装置故障诊断与排除345.5 仪表系统的故障诊断与排除345.6

4、 智能装载机的故障服务与诊断系统35第6章电缆卷筒机构的设计计算及选择376.1 卷筒设计要求376.2 卷筒形式的确定376.2.1 电缆动力源的确定396.2.2 设计396.3 电缆的选择41结论42参考文献43致谢45附录146附录247第1章绪论1.1 装载机简介（loader）往车辆或其他设备装载散状物料的自行式装卸机械。装载机也可进行轻度的铲掘工作，通过换装相应的工作装置，还可进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业。广泛应用于建筑、铁路、公路、水电、港口、矿山、农田基本建设及国防等工程中。1.1.1 装载机的用途装载机是在底盘的前方铰装以由动臂、连杆机构和装载斗组成的工作装置，在行

5、进中铲装、运送、卸载和平整作业的自走式土方机械。若换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业，是一种用途十分广泛的工程机械。1.1.2 装载机的分类（1）按发动机功率分：可分为大中小型。发动机功率小于74千瓦（100马力），称为小型装载机。发动机功率为74147千瓦（100200马力），称为中型装载机。发动机功率为147515千瓦（200700马力）,称为大型装载机。（ 2）按行走机构分：可分为轮胎式和履带式两种。轮胎式装载机是以轮胎式专用底盘为基础，配置工作装置及其操纵系统而构成的。履带式装载机是以专用履带底盘或工作拖拉机为基础，装上工作装置及操纵系统而构成的。轮胎式装载

6、机的优点是重量轻、速度快、机动灵活、效率高、行走时不破坏路面。特别是在工程量不大，作业点不集中，转移较频繁的情况下，生产率超过履带式装载机，在工程及农田基本建设中被广泛使用，是本节介绍的重点。（ 3）按车架结构型式及转向方式分：可分为铰接车架折腰转向和整体车架偏转车轮转向两种。（ 4）按卸载方式分可分为前卸式（装载机在其前端铲装与卸载）和回转式（装载机的动臂安装在转台上，工作时铲斗在前端铲装，卸载时转台可相对车架转过一定的角度）两种。1.2 装载机发展概况我国现代轮式装载机起始于20世纪60年代中期的Z435型。该机为整体机架、后桥转向。经过几年的努力，在吸收当时世界最先进的轮式装载机技术的基

7、础上，开发成功了功率为162KW的铲接式轮式装载机，定型为Z450（即后来的ZL50），并于1971年12月18日正式通过专家鉴定。就这样诞生了我国第一台铰接式轮式装载机，从而开创了我国装载机行业形成与发展的历史。我国轮式装载机主要是20世纪70年代初期发展起来的。1978年，天工所根据机械部的要求，制订出以柳工Z450为基型的我国轮式装载机系列标准。制订标准时，保留用Z代表装载机，用L取代“4”代表轮式，改Z450为ZL50，就这样制订出了以柳工ZL50型为基型的我国ZL轮式装载机系列标准，这是我国装载机发展鸣上的重大转折点。该标准制订出来后按当时的行业分工，柳工、厦工制造ZL40以上的大中

8、型轮式装载机，成工、宜工制造ZL30以下的中小型轮式装载机，逐步形成了柳工、厦工、成工和宜工当时的装载机四大骨干企业。到目前为止，我国轮式装载机已经发展到了第三代，但最基本的结构仍然是由Z450（ZL50）演变而来。第二代变化不很大，第三代变化稍大一些。以ZL50型装载机为主导产品，经过多年的发展，质量水平不断提高，已经形成独立的产品系列和行业门类。与工程机械其他机种相比，轮式装载机的桥、箱、泵、阀及缸等零部件产品配套相对成熟，已经形成了比较完整的配套体系。我国装载机行业的自主品牌通过十几年的发展，在跨国公司强势品牌的重重包围之下，摸爬滚打，走出了一条自主发展的道路，并逐渐发展壮大，牢牢控制了

9、国内90%以上的市场份额。国内装载机市场的营业额近年来一直约占我国整个工程机械行业总营业额的半壁江山，其行业地位十分重要。同时国产装载机产品以其出色的性价比优势，已经开始在国际市场上崭露头脚，呈现出较好的发展势头。2001年我国装载机全行业总销售量已突破3万台，居世界装载机市场的前列。因此，目前我国已经成了世界上装载机产销大国。1.3 轮式装载机的发展趋势轮式装载机与其它工程机械一样，发展至今，大致经历了以下4个阶段：以满足减轻劳动强度为目的的机械驱动阶段。该阶段的主要特点是以机械传动为主，设备结构笨重，功能单一，作业效率低下。以提高设备生产率为目的的液压传动阶段。这一阶段工程机械设备由于采用

10、了液压传动，其作业效率大大提高。工程机械的电子控制阶段。由于电子控制技术的发展及其应用，使工程机械的控制精度、作业效率等都得到了更进一步的提高。进入21世纪以后，工程机械的发展进入第四个发展阶段。“以人为本”和“人、机与自然相协调”的设计理念成为这一阶段的主导思想，环保、安全、舒适等要求进一步受到重视，人性化设计得到了充分的体现。1.4 轮式装载机的市场前景1.4.1 国际市场世界交通、能源和其他基础建设事业发展迅速，每年投资额都在数千亿美元。目前世界各国装载机年总产量已达到15万台，美国、日本和西欧是装载机主要生产国家和地区，年产量均在万台以上，其中美国4.6万台，日本2.9万台。世界工程建

11、设机械销售额已达到450亿美元，预计到2000年将达到500亿美元。其中美国占40%，日本占35%，其余为欧盟及其他国家。1.4.2 国内市场受国家政策和投资方向的影响，今后510年内国内市场的发展趋势为：1 .从地区看，安徽、河南、江西等市场需求在上升，国家向中西部投资的政策也将使该地区的市场具有广阔前景。2 .从用户看，国家鼓励多种经济形式并存，私营经济和个体用户市场需求仍然上升；国家大型工程建设对大吨位装载机等工程建设机械需求量增加。1.5 隧道出渣装载机改进的必要性在隧道掘进工程中，钻爆法施工后的装碴作业一直是影响工程进度的一道关键工序。现有的装碴设备有立爪装碴机、挖掘装载机、短臂挖掘