基于相似原理的模型采煤機(jī)截割部齒輪傳動(dòng)與識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于相似原理的模型采煤機(jī)截割部（齒輪傳動(dòng)）與識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在煤礦開采中既要確保生產(chǎn)率，又要避免發(fā)生事故，所以要進(jìn)行煤巖界面識(shí)別由于礦井內(nèi)環(huán)境、煤層復(fù)雜多變,使得煤巖界面識(shí)別成為一大難題。該設(shè)計(jì)以MG1000/2500-WD電牽引采煤機(jī)為原型，采用相似原理，選擇合適的電動(dòng)機(jī)、變頻器、聯(lián)軸器，并最終設(shè)計(jì)輸入輸出軸和校核，對(duì)采煤機(jī)模型設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)減速和校核,以及選擇軸承和按鍵。并且要選擇合適的力矩，電流，聲音，振動(dòng)，壓力傳感器和耦合器來(lái)構(gòu)建煤巖界面識(shí)別系統(tǒng)。煤巖界面的識(shí)別，對(duì)采煤機(jī)的采掘起到了一定的幫助作用。關(guān)鍵詞：模型采煤機(jī)界面識(shí)別測(cè)控系統(tǒng)相似原理

AbstractIncoalmining,itisnecessarytoensureproductivityandavoidaccidents,soitisnecessarytoidentifythecoal-rockinterfaceBecausetheenvironmentandcoalseamintheminearecomplexandchangeable,theidentificationofcoal-rockinterfacebecomesabigproblem.ThedesignofthisequipmentismodeledaftertheMG1000/2500WDelectrictractionshearer,andfollowsthesimilarityprincipletoselectsuitablecomponentssuchasmotors,frequencyconverters,andcouplings.Finally,theinputandoutputshaftsaredesignedandverified.Designthegeardrivetoslowdownandcheck,aswellasbearing,keyselection.Intheconstructionofcoalrockinterfaceidentificationsystem,appropriatetorque,current,sound,vibration,pressuresensorsandcouplersshouldbeselected.Theidentificationofcoal-rockinterfaceishelpfultotheminingoperationofshearer.Thekeyelementsinthecontextarethemodelshearer,interfaceidentification,measurementandcontrolsystem,similarityprinciple.

第一章緒論1.1課題研究背景在科學(xué)上，模式是事物的單一化表現(xiàn)。研究自然就是對(duì)自然進(jìn)行建模,研究所建立的模型。模型主要有三個(gè)方面：抽象，性能，實(shí)用。模型所展示的是一種在重要的事情上進(jìn)行研究，在無(wú)關(guān)緊要的細(xì)節(jié)上進(jìn)行裁減。模式設(shè)計(jì)就是把真正不相干的那部分題目拿掉。模型設(shè)計(jì)的方法是為了某種目的,提取事物相關(guān)的體征,然后使用一種形式化的語(yǔ)言來(lái)描述模型。由于煤礦工作環(huán)境惡劣、條件復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)真正具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值、精度高、可靠性好、適應(yīng)性廣的煤巖界面識(shí)別傳感器還需要大量的工作。在以往的研究中，許多設(shè)想都是針對(duì)放射性探測(cè)技術(shù)、振動(dòng)技術(shù)、探測(cè)技術(shù)等幾大類的利用手段，從煤巖界面的識(shí)別和傳感原理來(lái)提出的。這些傳感原理有些已經(jīng)付諸實(shí)施,但大部分還在討論之中。1.2目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域采用了多種研究手段，其中煤巖界面識(shí)別中采用的主動(dòng)紅外激勵(lì)法最為常見。采用紅外熱像技術(shù)，建立煤巖界面檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，解決綜采工作面采煤機(jī)智能截切時(shí)煤巖識(shí)別精度不高的難題。以煤為基礎(chǔ)的支持向量機(jī)巖石界面的切割熱圖像識(shí)別。利用熱成像計(jì)算煤和巖石基礎(chǔ)設(shè)施的矩云圖像,通過(guò)對(duì)煤和巖石的切割實(shí)驗(yàn),對(duì)煤和巖石進(jìn)行巖石的建立。通過(guò)熱成像生成圖像。然后在此基礎(chǔ)上建立向量支持算法,以自向量為基礎(chǔ)來(lái)識(shí)別煤巖圖像。圖像識(shí)別技術(shù)利用工業(yè)攝像機(jī)拍攝超清圖像,進(jìn)而達(dá)到識(shí)別煤巖界面的目的。煤巖圖像在煤礦井下開采過(guò)程中，由于環(huán)境惡劣，導(dǎo)致圖像處理難度相對(duì)較大，煤巖圖像數(shù)量少、質(zhì)量差，受到光照強(qiáng)度、高濃度粉塵和電磁波的干擾。目前，在不同條件下的采煤工作面，無(wú)論是紅外探測(cè)技術(shù)還是識(shí)別技術(shù)，都不能完全適用。所以，利用多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行交叉鑒定，應(yīng)該是今后煤巖鑒定技術(shù)的發(fā)展方向。識(shí)別系統(tǒng)的發(fā)展方向在于改善每一種探測(cè)技術(shù)的缺陷，解決識(shí)別系統(tǒng)受到工作環(huán)境影響的問題。1.3課題研究意義相似理論是闡明自然界和工程學(xué)中存在的各種相似現(xiàn)象的理論。在相似理論的指導(dǎo)下，我們形成了一種被稱為“相似方法”的新方法，專門用來(lái)研究自然界中的各種相似現(xiàn)象，也專門用來(lái)研究工程中的各種相似現(xiàn)象。這個(gè)方法與我們一百多年來(lái)對(duì)自然規(guī)律的探索相伴而行。類似法是一種科學(xué)方法，將個(gè)人現(xiàn)象的研究成果普及到一切類似物之中。相似原理具有實(shí)際應(yīng)用意義，能夠?qū)δＰ驮O(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用，同時(shí)也能對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和推廣。此外，相似原理還提供了建立微分方程的指導(dǎo)，在特定的情況下，使用經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)建立微分方程。模型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的意義是把原型縮小成一定比例的模型，通過(guò)觀察、分析、研究得出結(jié)果，然后在分析、判斷的過(guò)程中使用原型。我們要在實(shí)物的性能操作上有一定的性能限制，所以我們要建立一個(gè)產(chǎn)品模型，通過(guò)對(duì)綜臺(tái)設(shè)計(jì)的易于分析研究，通過(guò)模型的制作來(lái)彌補(bǔ)實(shí)物設(shè)計(jì)性能的不足，從而使設(shè)計(jì)得到不斷的補(bǔ)充和完善，找出設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)和不足的模型來(lái)進(jìn)行立體的展示效果。這種模型設(shè)計(jì)訓(xùn)練了自己進(jìn)行綜合分析,提高解決實(shí)際問題的能力,以達(dá)到鞏固、拓展和加深所學(xué)知識(shí)的目的。原理相似的零件，零件圖的繪制訓(xùn)練自己調(diào)查研究，熟悉相關(guān)技術(shù)政策，利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)、參考文獻(xiàn)查閱等工具書，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算、資料處理、編制技術(shù)文檔、資料查閱等進(jìn)行獨(dú)立工作能力的計(jì)算，使自己樹立正確的設(shè)計(jì)思想。使自己初步掌握了解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，從而在工程師的基礎(chǔ)上使自己得到了基礎(chǔ)的鍛煉。1.4任務(wù)內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，完成以下內(nèi)容的設(shè)計(jì)。采煤機(jī)模型設(shè)備首先在設(shè)計(jì)采煤機(jī)模型相似結(jié)構(gòu)(截面)的基礎(chǔ)上，采用相似原理進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。其次，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)煤巖界面識(shí)別進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)以上題目的完成，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)題目的程序、步驟有一個(gè)全面的了解，從而完成題目的能力，這就是我們獨(dú)立解決問題的能力。原型采煤機(jī)型號(hào)為MG1000/2500-WD電牽引采煤機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)為：裝機(jī)總功率：2500KW(1000KW*2+1500KW*2+45KW+160)滾筒轉(zhuǎn)速：26.4R/分鐘截切速度：4.14M/分鐘牽引速度。0-15.6-28米/分鐘牽引力：980-546KN滾輪直徑：3000毫米滾輪截深。800mm采煤機(jī)型號(hào)要求按1：7設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的搖臂能帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)(齒輪式變速)，完成切削。設(shè)計(jì)內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:查閱和和外文文獻(xiàn),按要求編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告,接下來(lái)按1:7的幾何比例,采用理論力學(xué)力學(xué)分析方法,設(shè)計(jì)模型截割部傳動(dòng)系統(tǒng),校核零件設(shè)計(jì)。最后是畢業(yè)設(shè)計(jì)使用說(shuō)明的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第二章模型采煤機(jī)的方案設(shè)計(jì)本章主要進(jìn)行了模型采煤機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)，對(duì)模型中的滾筒及傳動(dòng)方式，調(diào)高方式，牽引方式進(jìn)行了分析與選用，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)。2.1MG1000/2500-WD電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)MG1000/2500-WD交流電采煤機(jī)是一種新型的無(wú)鏈電牽引采煤機(jī)，采用多電機(jī)橫向布置，采用機(jī)載交流變頻調(diào)速技術(shù)。這就是型號(hào)MG1000/2500-WD的意義所在，其中M代表采煤機(jī)，G代表滾筒式，1000/2500代表單截馬達(dá)功率1000千瓦，裝機(jī)總功率2500千瓦，W代表無(wú)。該型號(hào)為D-MADA驅(qū)動(dòng)鏈條，適用于長(zhǎng)壁式綜采工作面中硬煤層的緩傾斜、長(zhǎng)壁面。煤層適用范圍3.2米~6.2米，適宜采高?？蓱?yīng)用于與刮板輸送機(jī)、液壓支架等配套的具有長(zhǎng)壁采煤工作面的存在瓦斯、煤塵或其他易燃混合氣體的煤礦，使采煤、裝運(yùn)機(jī)械化。這臺(tái)采煤機(jī)的可靠性非常高，能夠滿足作業(yè)面的高產(chǎn)高效要求。主要有以下幾個(gè)部分構(gòu)成整個(gè)機(jī)器：截割部于采煤機(jī)兩端，采用懸掛式鉸接與機(jī)身相連接，并以鉸接為旋轉(zhuǎn)中心，能夠適應(yīng)采煤機(jī)采煤高度變化的升降搖臂，使截面滾筒保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。為了控制搖臂的運(yùn)動(dòng)幅度，調(diào)整高油缸的行程。采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)是由兩臺(tái)1000千瓦的交流電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)搖臂，驅(qū)動(dòng)滾輪在經(jīng)過(guò)二級(jí)直齒減速行星減速后轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成截取煤塊的任務(wù)。馬達(dá)切割采用橫向布置，在采空區(qū)可以輕松拆卸。采煤機(jī)機(jī)體包括與電控箱組成采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)的左牽引部和牽引部?jī)刹糠?。牽引箱體左右不對(duì)稱。左牽引部由牽引電動(dòng)機(jī)、泵箱、閥組等部件組成，右牽引部則由水閥等牽引電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及輔助元件組成，如：水閥、水閥等這句話已經(jīng)說(shuō)得比較清楚了，外掛鏈輪帶動(dòng)采煤機(jī)，通過(guò)一級(jí)減速機(jī)，讓它沿著作業(yè)面上的運(yùn)輸飛機(jī)(Transport)前進(jìn)。這套由兩臺(tái)功率150千瓦的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在二級(jí)直齒行星減速后的牽引。在采煤機(jī)采空側(cè)的左右兩端，為了實(shí)現(xiàn)充分的交流，都有外拉。雙排結(jié)構(gòu)的外牽引裝置，通過(guò)一級(jí)直齒減速機(jī)傳動(dòng)，將動(dòng)力從牽引設(shè)備傳到鏈輪上，并在采煤機(jī)上與銷軌嚙合，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)在采煤面上作業(yè)。位于采煤機(jī)左側(cè)拖引箱右側(cè)框架內(nèi)(采空側(cè))，橫向布置抽水站和電動(dòng)機(jī)。泵站的功能是在為行走部的剎車提供控制油的同時(shí)，將機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為搖臂上升的動(dòng)力。破碎裝置分為左右兩種配置，是一種設(shè)備，專門用來(lái)破碎采煤機(jī)挖出的碎塊和大塊的煤炭。該裝置與采煤機(jī)機(jī)身末端相連，能夠進(jìn)行鉸接操作。在破碎機(jī)上有一個(gè)可調(diào)節(jié)高度的油缸，它與破碎機(jī)的滾輪和輸送機(jī)的刮板之間的距離可以控制破碎機(jī)搖臂的升降和調(diào)節(jié)。破碎器使用一臺(tái)功率為160千瓦的電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器，將動(dòng)力通過(guò)行星減速器I級(jí)降低速度并傳送到滾筒破碎器上，使其滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)破碎煤的工作。采用錐銷鉸接與牽引傳動(dòng)部相結(jié)合的高油缸位于采煤機(jī)煤壁側(cè)牽引傳動(dòng)箱上部，通過(guò)控制油缸行程來(lái)調(diào)節(jié)滾筒高度以適應(yīng)采煤高度的變化。2.2截割部設(shè)計(jì)對(duì)于采煤機(jī)來(lái)說(shuō)，它的形式有兩種，一種是雙滾輪。滾筒采煤機(jī)需要進(jìn)行兩個(gè)行程,可以截取一個(gè)截深,而雙滾筒采煤機(jī)只需要一個(gè),同時(shí)雙滾筒類型的復(fù)雜的惡劣的工作條件有很好的適應(yīng)能力。但是對(duì)于我們的模型實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),雙滾筒耗費(fèi)太多,雙滾筒足以完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集。所以這個(gè)方案更適合用單滾輪。在實(shí)際生產(chǎn)中一般有4種截流方式。電動(dòng)馬達(dá)——固定減速箱——搖臂——行星檔變速——滾輪電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)搖臂固定于減速箱，使?jié)L輪旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)馬達(dá)——搖臂——變速的星球齒輪——滾輪電動(dòng)機(jī)-固定減速箱-滾筒對(duì)于這個(gè)模型實(shí)驗(yàn),采用的馬達(dá)的調(diào)頻方式。變頻器——搖臂——滾輪是電動(dòng)機(jī)變頻器的變頻器(Transformer)的傳動(dòng)方式。利用變頻器調(diào)節(jié)頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的要求來(lái)變化，調(diào)節(jié)速度是很不錯(cuò)的。采煤機(jī)調(diào)搖臂調(diào)機(jī)身調(diào)高兩種,其原理都是通過(guò)調(diào)來(lái)調(diào)高,但與機(jī)身調(diào)高不同,搖臂調(diào)高幅度大,而且隨時(shí)可以調(diào)高。故采用搖臂調(diào)高。2.3牽引部設(shè)計(jì)牽引方式可分為機(jī)械式牽引和機(jī)械式牽引兩種，按牽引部傳動(dòng)設(shè)備的不同而定。對(duì)于這個(gè)模型實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),液壓牽引的無(wú)級(jí)調(diào)速和變速換向、停機(jī)的便捷性更符合實(shí)驗(yàn)的需要,所以選擇了液壓牽引。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的液壓驅(qū)動(dòng)裝置是動(dòng)作是直線運(yùn)動(dòng)。牽引方式也有無(wú)鏈有鏈牽引之分。在模型實(shí)驗(yàn)中,無(wú)鏈牽引的采煤機(jī)能夠比有鏈牽引的采煤機(jī)更穩(wěn)定地運(yùn)動(dòng),能夠確保采煤機(jī)的負(fù)荷更穩(wěn)定。同時(shí),無(wú)鏈牽引可以減少采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能源。2.4總體方案評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)方案符合GB/T28001-2011《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基本規(guī)范》、《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》等生產(chǎn)相關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，并在本方案中采用了能夠根據(jù)工作要求實(shí)時(shí)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的電機(jī)FM，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。本方案采用的無(wú)鏈牽引,根據(jù)《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基本規(guī)范》的具體要求,由于對(duì)底板起伏等不利工況具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,可以保證相對(duì)穩(wěn)定的工作負(fù)荷,減少了極端工況下突發(fā)事件的發(fā)生。根據(jù)《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》的相關(guān)要求，采用無(wú)鏈牽引鏈牽引，避免了施工人員因鏈斷裂而發(fā)生傷亡事故，進(jìn)而保障了施工人員的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)《職業(yè)健康安全管理體系規(guī)范》的具體要求,本方案中的采煤機(jī)無(wú)鏈牽引方式可以有效降低沙塵作業(yè)噪聲,改善了施工條件。

第三章采煤機(jī)截割部機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1相似理論概述相似理論是一種將數(shù)學(xué)解析法與實(shí)驗(yàn)方法相結(jié)合，既能使實(shí)驗(yàn)次數(shù)大大減少，又能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的理論。另外，可以將個(gè)別現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣到類似的現(xiàn)象中去，在一定程度上可以保證所得到的結(jié)果是準(zhǔn)確無(wú)誤的。自然界的很多東西都是在不停地運(yùn)動(dòng)、不停地變化的，其變化的過(guò)程，其物理性質(zhì)可能是不一樣的。其中，物理特征相似、性質(zhì)相近的物理現(xiàn)象稱為同類現(xiàn)象。而且，可以用同樣的等式來(lái)形容。如果在不同口徑的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，邊界條件不一樣，就可以看成是同一類現(xiàn)象(interprise)。這兩種現(xiàn)象的特征表現(xiàn)相似，既有空間點(diǎn)和時(shí)間瞬間對(duì)應(yīng)的不同狀態(tài)在同類現(xiàn)象中的表現(xiàn)，也有表征同類物理量成比例常數(shù)的表現(xiàn)。通過(guò)這句話我們可以知道，同類的現(xiàn)象不一定是相似的，只有指同類物理量各自成比例常數(shù)的現(xiàn)象，它們?cè)诳臻g和時(shí)間上所對(duì)應(yīng)的位置和表征現(xiàn)象特性所用的位置才是相似的。只有當(dāng)兩個(gè)三角形的對(duì)應(yīng)邊相互比例時(shí)，才能體現(xiàn)出相似之處，而不是符合這種幾何學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的所有三角形都是如此。我們將根據(jù)現(xiàn)象雷同的定義，對(duì)雷同現(xiàn)象從以下幾個(gè)方面進(jìn)行更深層次的闡述。第二點(diǎn)，雷同準(zhǔn)則是指如果兩個(gè)雷同的現(xiàn)象類似，那么這兩個(gè)現(xiàn)象的幾何特征也應(yīng)該是差不多的。如果說(shuō)兩對(duì)換熱現(xiàn)象類似的話，那么在幾何形態(tài)上肯定也是差不多的。其中也包含了卡路里傳輸?shù)南嗨浦?。改寫為：?duì)流換熱是指墻體之間流體流動(dòng)、熱傳遞的現(xiàn)象。相關(guān)物理量在對(duì)流換熱時(shí)會(huì)有相似性，包括流體運(yùn)動(dòng)和熱傳遞兩個(gè)方面的相似性，因?yàn)樯婕傲黧w運(yùn)動(dòng)和熱交換。還需滿足要求的熱相似度。三、實(shí)驗(yàn)整理包括對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的工作內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算、分析和處理。對(duì)于表征某一現(xiàn)象的物理量，可將其整理為若干相似規(guī)范，并配以相似理論。方程分析定理指出這些準(zhǔn)則之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系-準(zhǔn)則方程式(function-codice_type)，可以寫成指數(shù)函數(shù)(indexfunction)的近距離形式。由于實(shí)驗(yàn)是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行的，即各種準(zhǔn)則)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料整理出的準(zhǔn)則方程式也只能應(yīng)用在同一準(zhǔn)則范圍內(nèi)的同類現(xiàn)象中，因此，實(shí)驗(yàn)材料中的準(zhǔn)則方程式(codice_temptemptemptemptemptemptempt有時(shí)需要按不同的實(shí)驗(yàn)區(qū)間分組整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因?yàn)椴煌膶?shí)驗(yàn)區(qū)間之間可能存在不同的準(zhǔn)則間的函數(shù)關(guān)系式。所以在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖中，折線是由各直線段的N值不同的多條直線段組成的，需要分段計(jì)算。同類學(xué)說(shuō)中的三種定理，都是建立在存在的前提下的。(1)現(xiàn)象相似的定義；(2)存在于自然界所涉及的變化中，受各種客觀規(guī)律支配，不能任意更改；現(xiàn)象中所涉及物理量的大小是客觀存在的，與所選用的計(jì)量單位沒有任何關(guān)系，也不存在物量的大小。利用相似理論，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)建立相關(guān)模型來(lái)確定其在工程實(shí)踐中的規(guī)律，再在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用這些規(guī)律?？梢杂幂^少的物理量綱參數(shù)來(lái)描述兩個(gè)量之間的相關(guān)性，相對(duì)于實(shí)際數(shù)量而言，這種相關(guān)性要小一些。同樣的方法，可以用相似的理論來(lái)設(shè)計(jì)模型，在某些工作條件下，它們的實(shí)際工作尺寸很小，而且很難測(cè)量。彈流理論的研究對(duì)象包括起始線接觸的齒輪和凸輪等機(jī)械件，并對(duì)彈性變形和流體潤(rùn)滑機(jī)油之間的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究，其中包括了凸輪(此表面接觸區(qū)與潤(rùn)滑膜之間的尺寸較小，實(shí)驗(yàn)難以測(cè)定，常見于機(jī)械中的零件表面。它的模型尺寸可以通過(guò)類似的理論加以擴(kuò)大，從而使碟片的半徑達(dá)到2米。所以這就造成了相應(yīng)車型尺寸的增加，同時(shí)也使得油膜厚度在接觸區(qū)變厚。這些研究在彈流理論中的現(xiàn)象，如果沒有作為支撐的依據(jù)，是很難用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的。在同一學(xué)科中，由于各自無(wú)量綱分析問題的側(cè)重點(diǎn)不同，每個(gè)研究同一問題的科學(xué)家往往使用不同的物理量綱參數(shù)。雖然都是用(n-m)的無(wú)量綱參數(shù)來(lái)描述的π定理，但都是用不同的相似數(shù)來(lái)描述的。例如，國(guó)外學(xué)者在初步研究和說(shuō)明接觸彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑現(xiàn)象的潤(rùn)滑理論時(shí)，采用了不同的非量綱參數(shù)，從而導(dǎo)致了他們?cè)谘芯恐械膬?yōu)勢(shì)和劣勢(shì)各有不同?；窘o定的(n-m)無(wú)綱參數(shù)的數(shù)綱分析可以有多種不同的組合形式，對(duì)各方面的問題都可以用相似的理論進(jìn)行觀察。類似幾何中的問題可以用大綱分析法來(lái)處理。我們以相似原理為基礎(chǔ)，選取材料單軸抗壓強(qiáng)度RC、滾筒轉(zhuǎn)速N為基本參數(shù)進(jìn)行分析，并據(jù)此確定各參數(shù)的相似倍數(shù)，以幾何相似倍數(shù)K=7為基礎(chǔ)，在下表中列出。表3-1相似準(zhǔn)數(shù)與相似倍數(shù)1截齒寬度bb/DK2截齒截距tT/DK3切削厚度dd/DK4葉片螺旋角αα15滾筒螺旋葉片頭數(shù)mm16滾筒轉(zhuǎn)速n--1/k7牽引速度vv/nDk8整機(jī)功率NN/DRnk9抗剪強(qiáng)度ττ/R110塑性指數(shù)KK/R111抗拉強(qiáng)度RR/R112侵入硬度CC/R113彈性模量EE114截割扭矩MM/DRk15油缸壓力PP/R116搖臂振動(dòng)加速度AA/DNk3.2采煤機(jī)截割部模型功率的確定任務(wù)書給定比例為1：7即k=7任務(wù)書給定整機(jī)功率為：2500kw（1000kw*2+150kw*2+45kw+160）截割電機(jī)功率為1000kw截割部模型功率為p=p/k=1000kw/7=2.91kw3.3電動(dòng)機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)中選擇：三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，Y系列，3.0KW,1430r/min,Y100L2-4型號(hào)電動(dòng)機(jī)。3.4變頻器的選擇3.4.1變頻器的原理根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為n=（1-s）60f/p用符號(hào)n表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，用符號(hào)p表示定子極點(diǎn)，用符號(hào)f表示定子供電頻率，用符號(hào)s表示轉(zhuǎn)差率。按此式子可發(fā)現(xiàn)，若在保持P、S不變的情況下，F(xiàn)的變化是均勻的，那么馬達(dá)的同步轉(zhuǎn)速就能變得很平滑。為了滿足生產(chǎn)要求，為了使電機(jī)在低速狀態(tài)下保持機(jī)械特性，需要將定子電壓調(diào)整到調(diào)頻電機(jī)中，從而產(chǎn)生不同的變頻調(diào)速模式。由整流器和逆變器兩部分組成的交直交變頻調(diào)速裝置。它能使交流電先經(jīng)過(guò)一個(gè)可控制的整流器，使其變?yōu)榫哂锌勺兎档闹绷麟婋妷?。利用變頻器產(chǎn)生的交流電源，通過(guò)使用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成可調(diào)頻率的交流輸出，達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。2.變頻器工作原理變頻器裝置主要由幾部分組成變頻器裝置，包括整流器，逆變器，制動(dòng)斬波器，控制單元，電動(dòng)機(jī)控制板，主回路接口板。變頻器主回路的來(lái)源是牽引變壓器供電。主電源為AC3300V，經(jīng)過(guò)變頻器和專用變壓器的變換后輸出AC400V，成為U1、V1、W1的變頻器輸入端。與三相橋式全控整流器電路相比，大功率二極管和晶閘管組成的輸入整流部分控制起來(lái)更為簡(jiǎn)便，也更為經(jīng)濟(jì)。串接三相半波可控整流回路共陰極接法與三相半波不可控整流回路共陽(yáng)極接法，可使回路既有可控性，又有不可控性。兩組整流電壓波形相加，得到輸出的整流電壓波形。共陰極組的導(dǎo)通角度只要改變就可以產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的直流電電壓。而且馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和頻率是成正比關(guān)系的。本文所指的電機(jī)交流馬達(dá)，目前工業(yè)上使用的馬達(dá)多為此類馬達(dá)。在電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和頻率上大致確定了感應(yīng)式交流電動(dòng)機(jī)(后簡(jiǎn)稱馬達(dá))的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。固定變化在電動(dòng)機(jī)中的特性是由電動(dòng)機(jī)的工作原理決定的。因?yàn)闃O值不是連續(xù)的(為2的倍數(shù)，如2，4，6)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速一般是不能通過(guò)變換這個(gè)數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)的。另外，通過(guò)改變頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行外部調(diào)節(jié)后即可實(shí)現(xiàn)。因此，變頻器是為了達(dá)到控制頻率的目的而作為電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置使用的。電機(jī)最好的控制方式是頻率、電壓的變換。如果只改變電壓而不改變，會(huì)使電動(dòng)機(jī)在頻率降低的情況下脫離過(guò)激(過(guò)激)，造成燒壞的可能。所以變頻器必須在調(diào)頻的同時(shí)調(diào)換電壓。當(dāng)輸出頻率達(dá)到一定頻率時(shí)，電壓不能再繼續(xù)升高，最大只能達(dá)到電動(dòng)機(jī)的額定電壓，而電動(dòng)機(jī)的額定電壓則不能再繼續(xù)升高。3.4.2變頻器的選型根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，選擇變頻器。本次設(shè)計(jì)中選擇PI89系列，93系列，9302輸出額定功率2hp=2*745.5w輸出額定電流4A輸出電壓380±10﹪V頻率50-65H輸出電壓380V輸出頻率0-125H頻率精度0.5﹪3.5聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器又分為無(wú)彈性元件的彈性元件和非金屬原件，后兩者統(tǒng)稱為彈性聯(lián)軸器(FlexibleConnector)。彈性聯(lián)軸器適用于工作過(guò)程中不允許有相對(duì)位移的場(chǎng)合，要求兩軸嚴(yán)格對(duì)齊；而撓性聯(lián)軸器則適用于偏移或相對(duì)位移可能發(fā)生在工作中。聯(lián)軸器在設(shè)計(jì)和選型時(shí)，既要考慮兩軸相對(duì)位置的變化，又要考慮動(dòng)力機(jī)的工作特點(diǎn)，還要考慮工作機(jī)的工作特點(diǎn)。因此，剛性聯(lián)軸器的選擇建議是在需要保持平穩(wěn)負(fù)載、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速、良好同軸且不產(chǎn)生相對(duì)位移的條件下進(jìn)行；并且要選擇撓性聯(lián)軸器，有相對(duì)位移時(shí)要保證沒有彈性元件。建議采用固定剛度彈性聯(lián)軸器，如果負(fù)荷或速度變化不容易控制；但若負(fù)荷或轉(zhuǎn)速變化幅度較大時(shí)，為了起到緩沖和減震的作用，最好選用可變剛度彈性聯(lián)軸器。對(duì)于負(fù)載較高的機(jī)器來(lái)說(shuō)，最好選擇聯(lián)軸器，因?yàn)槁?lián)軸器體積輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以聯(lián)軸器是最好的選擇。采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速：26.4r/min模型滾筒轉(zhuǎn)速：n=26.4/（1/7）=184.8r/min在這個(gè)設(shè)計(jì)里進(jìn)行取舍；如下表所示，彈性柱銷齒聯(lián)軸器LX2：表3-2彈性柱銷齒式聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩Tn許用轉(zhuǎn)速n軸孔直徑dY型LLX2560N*M6300r/min28mm62mm3.6齒輪的設(shè)計(jì)與校核小齒輪選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，齒輪硬度280HBW。惰輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒輪硬度280HBW.大齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒輪硬度240HBW.模數(shù)m=3減速比i=1：1.2齒寬系數(shù)?d取0.8小齒輪z1=30d1=90mm大齒輪z4=36d4=108mm惰輪z2（3）=31d2（3）=93mm中心距a=285mm齒寬b=?d*d1=0.8*90=72mm齒高h(yuǎn)=2.25*m=6.75mm齒輪速度v=πdn60*1000=Ft=2Td=3.314×1033.7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核軸選用45調(diào)制鋼初步計(jì)算軸徑:最小軸直徑d=A3PNA查表得111.28輸入軸的最小直徑處安裝聯(lián)軸器，電機(jī)軸直徑28mm，故最小軸直徑取28mm初步設(shè)計(jì)軸:輸入軸設(shè)計(jì)校核：圖3-3輸入軸結(jié)構(gòu)圖3-4軸受力圖圓周力Ft=2πd=Fr=tana*Ft=1206.35N圖3-5h方向受力圖水平反力RaH=Ft*RbH=Ft*圖3-6v方向受力圖垂直反力Rav=Fr*Rbv=Fr*圖3-7Mh圖圖3-8Mv圖合成彎矩M=M圖3-9M圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩aT=0.6T=89490N圖3-10T圖Me=M2+圖3-11Me圖W=πd3σ=MW=2.15<輸出軸設(shè)計(jì)校核：圖3-12輸出軸結(jié)構(gòu)圖圓周力：Ft=2000Td=Fr=tana*Ft=421.89N圖3-13軸受力圖水平反力：Rah==626.11NRbh==533.04N圖3-14h方向受力圖垂直反力：Rav==227.88NRbv==194.01N圖3-15v方向受力圖M=圖3-16Mh圖圖3-17Mv圖aT=0.6T=9736.8NMe==53665.68圖3-18M圖W==123671圖3-19T圖σ==0.434<60Mpa圖3-20Me圖3.8軸承的選擇軸承型號(hào)選擇時(shí)，應(yīng)考慮最小直徑的軸心，為保證加工精度，可一次打出軸孔，在一根軸心上選用相同規(guī)格的軸承。軸承的工作負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等使用要求必須在選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)加以考慮。下面是滾動(dòng)軸承的選擇原則：1、在對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求較高的轉(zhuǎn)速負(fù)荷較小的情況下，選擇球軸承；在轉(zhuǎn)速負(fù)荷較大或有沖擊負(fù)荷的情況下，選用滾子軸承。2、角接觸球軸承滾子軸承一般是在軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷的情況下選用的；深溝球軸承可選擇向負(fù)荷小的徑向負(fù)荷軸；但推力角接觸軸承可以在當(dāng)軸向負(fù)荷較大、徑向負(fù)荷較小的情況下進(jìn)行。設(shè)計(jì)選用深溝球軸承160073.9鍵的選擇與校核齒輪上平鍵尺寸bh=128聯(lián)軸器上平鍵尺寸bh=87齒輪：σp==1.8MPa<[σp]τ==0.7MPa<[τ]滾筒：σp=2.0MPa<[σp]τ=0.8MPa<[τ]所以強(qiáng)度符合。

第四章煤巖界面識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1煤巖界面識(shí)別的基本原理當(dāng)采煤機(jī)對(duì)巖石進(jìn)行截取時(shí)，滾動(dòng)傳動(dòng)軸釋放出的矩形會(huì)使汽缸壓力升高，從而引起搖臂震動(dòng)，從而使截取溫度發(fā)生變化，產(chǎn)生噪音。通過(guò)尋找這些信號(hào)隨采煤機(jī)截?cái)酄顟B(tài)變化的規(guī)律，采煤機(jī)截?cái)嗟那闆r可以通過(guò)對(duì)信號(hào)的間接測(cè)量來(lái)確定。通過(guò)觀察和總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，在以下幾個(gè)方面可以反映出切削狀態(tài)的變化：1、轉(zhuǎn)矩信號(hào)來(lái)自于滾筒軸；2、電機(jī)電流截?cái)啵?、滾輪截音；4、將油缸壓力調(diào)高；5.手臂晃動(dòng)的震動(dòng)狀態(tài)。4.2傳感器的選用原則現(xiàn)代傳感器的原理和結(jié)構(gòu)都不一樣，所以如何在傳感器的選擇上進(jìn)行合理是首要問題，比如測(cè)量特定的環(huán)境。一旦確定了傳感器，也就確定了與之相匹配的測(cè)量設(shè)備。傳感器的選擇在很大程度上是有依據(jù)的，衡量結(jié)果的成敗也就在情理之中了。要進(jìn)行具體的測(cè)量工作，首先要對(duì)采用何種原理傳感器進(jìn)行測(cè)量的多個(gè)方面因素進(jìn)行分析。需視具體條件而定。以下幾個(gè)具體問題需要根據(jù)傳感器的實(shí)際使用情況來(lái)考慮：測(cè)量范圍的大小等相關(guān)因素。傳感器的體積一定要與所測(cè)位置的要求相適應(yīng)；以接觸法為計(jì)量方式；可采用有線或非接觸式測(cè)量的方法，將信號(hào)導(dǎo)出。Sensor的來(lái)源可能是國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品，價(jià)格比較親民，也可能是我們自己研發(fā)出來(lái)的。在感測(cè)器的線性范圍內(nèi)，一般都希望感測(cè)器的感光度越高，因?yàn)橹挥懈泄舛雀叩臅r(shí)候，對(duì)應(yīng)被測(cè)變化的數(shù)值才比較大，對(duì)信號(hào)處理是有好處的。感應(yīng)器具有更高的靈敏度，使得不相關(guān)的雜音很容易混雜在一起放大，從而對(duì)測(cè)量精度造成影響。所以要求感應(yīng)器本身的訊號(hào)與雜訊比要高，才能減少訊號(hào)受到外界干擾所造成的沖擊。感應(yīng)器的靈敏度是有方向性的，如果需要測(cè)量單向量，對(duì)方向性要求更高的話，就應(yīng)該選擇其他方向的感應(yīng)器，這些方向的感應(yīng)性要小一些。如果測(cè)量的是多維度向量，那么傳感器的crossover靈敏度就要求越高。傳感器的頻響特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須保持在允許的頻率范圍內(nèi)不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的反應(yīng)總是有-固定延遲(sensorresponse)，希望越延遲越好(sensorresponse)。傳感器的高頻響應(yīng)范圍很廣，可以偵測(cè)到頻率更高的訊號(hào)，而機(jī)械系統(tǒng)只能偵測(cè)到頻率更低的訊號(hào)，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)特性會(huì)造成更大的慣性。所以要滿足需求就需要使用低頻傳感器。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，為了避免錯(cuò)誤判斷或超出限制的情況發(fā)生，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特性(包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。Sensor的線性范圍是指可測(cè)量的量程，其輸出和輸入是成正比的。從理論上講，敏感程度在這個(gè)范圍內(nèi)是不變的。并且感應(yīng)器的線性范圍越寬，量程也就越大，所以能夠保證測(cè)量的精確度是一定的。在選擇傳感器時(shí)，首先要檢查它的量程是否達(dá)到要求，一旦確定了傳感器的類別。但其實(shí)絕對(duì)線性也是相對(duì)的，不是隨便用個(gè)感應(yīng)器就能保證的。非線性誤差較小的感測(cè)器，可以近似地視為在某一范圍內(nèi)的線性，在要求相對(duì)較低的測(cè)量精度時(shí)，會(huì)為測(cè)量帶來(lái)很大的便利。穩(wěn)定性是指使用一段時(shí)間后，傳感器的性能可以保持原狀。除了傳感器結(jié)構(gòu)本身以外，影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素主要是使用環(huán)境。因此，要保證良好的穩(wěn)定性，傳感器必須具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。要調(diào)查它的使用環(huán)境，然后再選擇傳感器。選擇合適的傳感器或者根據(jù)特定的使用環(huán)境采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)降低環(huán)境的沖擊。當(dāng)Sensor定量指標(biāo)超過(guò)使用期限時(shí)，為了確定性能是否下降，應(yīng)對(duì)Sensor進(jìn)行重新標(biāo)定。要求其穩(wěn)定性更為嚴(yán)格，必須能夠經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)，在一些需要傳感器長(zhǎng)期使用且不能輕易更換或校準(zhǔn)的場(chǎng)合。對(duì)于整個(gè)測(cè)量精度有著至關(guān)重要的影響，傳感器的精度是一個(gè)極其重要的性能指標(biāo)。只要傳感器的準(zhǔn)確度符合整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的要求，由于精度較高的傳感器價(jià)格較貴，因此，選擇高精度的傳感器并不一定。這樣做可以選擇成本更低、更簡(jiǎn)單的傳感器，但這些傳感器必須能夠達(dá)成同樣的測(cè)量目標(biāo)(survey)。若以定性分析為測(cè)量目的，可選用重復(fù)精度較高的傳感器，不宜選用精度絕對(duì)量值較高的傳感器；如果是為了進(jìn)行定量分析，必須要得到精確的量值，那么就需要選擇傳感器，這些傳感器可以滿足要求。如果在某些特殊場(chǎng)合需要應(yīng)用而不能選用合適的傳感器，那么傳感器的設(shè)計(jì)和制造就需要自己動(dòng)手了。做出來(lái)的感應(yīng)器性能一定要符合使用者的要求。4.3應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭力傳感器的工作原理是利用扭力軸將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為扭力,再轉(zhuǎn)化為與轉(zhuǎn)矩有一定關(guān)系的傳感器。測(cè)量電橋是通過(guò)使用彈性軸和添加應(yīng)變測(cè)量計(jì)來(lái)構(gòu)造的，其微小的電橋電阻值會(huì)在彈性軸受到力矩的作用后發(fā)生改變，進(jìn)而改變電信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)量力矩的目的。這次的設(shè)計(jì)我們選用了JN338傳感器。這樣的方法既簡(jiǎn)單又可靠，以測(cè)量扭矩的數(shù)值。我們測(cè)量傳感器扭矩?cái)?shù)值采用應(yīng)變電測(cè)原理。應(yīng)變軸體受扭力作用時(shí)發(fā)生微小變形，應(yīng)變計(jì)貼在上面的阻值隨之改變。我們將應(yīng)變測(cè)量?jī)x組成測(cè)量橋，以求測(cè)量扭力數(shù)值。此法簡(jiǎn)便易行，信得過(guò)。應(yīng)變電阻計(jì)具有應(yīng)變電阻值，與應(yīng)變電阻值成正比，可將應(yīng)變電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓訊號(hào)，以備測(cè)量。圖4-1扭矩測(cè)量原理圖技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確度：≤0.5%F?S過(guò)載能力：150%F?S工作溫度：-20--60℃信號(hào)輸出:頻率信號(hào)，幅值為5v外型結(jié)構(gòu)：圖4-2外型圖測(cè)量傳感器的軸徑和中心高度首先需要進(jìn)行安裝工作。然后，在動(dòng)力設(shè)備和負(fù)載之間可以使用兩組聯(lián)軸器來(lái)安裝傳感器。中心高度和同軸高度都需要對(duì)動(dòng)力裝置、載重輪和傳感器進(jìn)行調(diào)整，以保證在0.05毫米以下的同軸高度。之后要固定好它們，并緊扣起來(lái)，才能保證它的牢靠，不會(huì)有松垮的情況發(fā)生。當(dāng)使用較小范圍或較高轉(zhuǎn)速的感測(cè)器時(shí)，若可能導(dǎo)致測(cè)量誤差及感測(cè)器損壞，所連接的中心高度及同軸度必須得到嚴(yán)格的保證。連接時(shí)可選用剛性聯(lián)軸器，也可選用彈性聯(lián)軸器。如果有較大的振動(dòng)或同軸度達(dá)不到安裝要求(0.05mm以上、0.2mm以下)，我們推薦選用彈性聯(lián)軸器。同軸大于0.2毫米時(shí)禁止使用。底部臺(tái)面要保證其安裝的穩(wěn)定性，這樣才能避免太大的震動(dòng)，需要有足夠的強(qiáng)度。強(qiáng)度不夠，就有可能造成測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，從而對(duì)測(cè)量精度造成影響。聯(lián)軸器在傳感器兩端必須與軸肩完全貼合。建議在使用感應(yīng)器時(shí)，由于感應(yīng)器不能承受過(guò)大的軸向力或彎矩，因此在水平安裝時(shí)應(yīng)慎重考慮其他安裝角度，否則可能會(huì)影響其正常使用。傳感器連接方式：圖4-3傳感器接線方式4.4電流傳感器電流傳感器可以測(cè)量各種類型的電流電傳感器，利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)(HallEffect)是指當(dāng)電流I流過(guò)負(fù)荷流體時(shí)，如果負(fù)荷流體被置于磁場(chǎng)B中，就會(huì)產(chǎn)生作用。在電流與磁場(chǎng)平行的載流體中，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小與電流、磁場(chǎng)大小成正比的電動(dòng)勢(shì)，作用于與電流、磁場(chǎng)平行的兩個(gè)表層之間。通常由幾個(gè)部分組成，如：原邊電路，聚磁環(huán)，霍爾元件，放大電路。本次設(shè)計(jì)選用AHBC-LTA型傳感器。技術(shù)指標(biāo):工作溫度:-25℃±70℃響應(yīng)時(shí)間：<1ug測(cè)量頻率：DC~100kHz準(zhǔn)確度:0.5級(jí)額定輸出：200MA供電電壓:±15V圖4-4外型圖傳感器連接方式:圖4-5接線方式注意：模擬量輸出地需要和電源地連接。請(qǐng)選擇正確的電流流入方向。4.5聲音傳感器聲音傳感器(SoundSensor)是一種裝置，能夠?qū)⒙曇粜盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)。目前一般使用的聲音感應(yīng)器，大多裝有對(duì)聲音十分敏感的電容式駐極體麥克風(fēng)，在聲電轉(zhuǎn)換部份分為上下兩段。其中，駐極體振動(dòng)膜被看作是聲電轉(zhuǎn)換部件中至關(guān)重要的一環(huán)。麥克風(fēng)內(nèi)的極板薄膜開始受到聲波的影響而震動(dòng)，從而改變了的電容值，產(chǎn)生了微小的電壓。然后轉(zhuǎn)換為0-5V電壓，再由數(shù)據(jù)采集器接受A/D的轉(zhuǎn)換，最后再將其傳送至計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)選用了AnalogSoundSensorv1.1聲音傳感器。圖4-6傳感器外型圖技術(shù)指標(biāo)：外接電源輸入電壓：5~12V

外接電源輸入電流：<1A(持續(xù))

接口方式：Gravity系列標(biāo)準(zhǔn)接口

接口引出：12組數(shù)字口、8組模擬口、1組串口、2組I2C口

接口信號(hào)電平：高電平3.3V，低電平0V

模擬量輸入范圍：0~3.3V

板載LDO輸出電壓：3.3V

板載LDO輸出電流：<500mA

尺寸：33mm*42.6mm傳感器連接方式：圖4-7接線圖說(shuō)明：PyboardI/O擴(kuò)展板是一款兼容Gravity系列各種傳感器和電子模塊的多功能擴(kuò)展板，專為PyboardV1.1而設(shè)計(jì)，即插即用，無(wú)需焊接，既省去了您連接線路和焊接等繁瑣操作，又能幫助您將各種傳感器或電子模塊快速外接，快速上手，更快速地創(chuàng)造雛形。此擴(kuò)展板設(shè)有外接電源介面及開關(guān)，可切換3.3V/VIN電源，可支援高電流元件，如馬達(dá)、舵機(jī)等。Pyboard的管腳已經(jīng)最大限度的引出，包括12組數(shù)字口，8組模擬口，1組串口，2組I2C口，很方便的把很多模塊連接起來(lái)。此電路板具有以下功能：內(nèi)建3.3VLDO，可滿足同時(shí)使用多個(gè)模組時(shí)所需的電量；同時(shí)還帶有RST按鍵和USR按鍵，重置等操作起來(lái)比較方便。Gravity系列的數(shù)位感應(yīng)器或模組可接入數(shù)位口，此口供電電壓為3.3V，導(dǎo)出管腳為Y3~Y10。2、外部電源使用外部電源的電源端口，電源電壓(powervoltage)。5~12VPYBOARD主板的三個(gè)復(fù)位按鍵都是復(fù)位的，按一下就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作了。4USR按鍵與主板的USR按鍵功能一致5電源切換開關(guān)這個(gè)開關(guān)可以選擇供電電壓為3.3V的X1~X4這四個(gè)端口，還是外接電源的VIN該設(shè)備支持模擬傳感器或模塊的外接，使用Gravity系列接口，提供3.3V電源，從X5~X8、X11、X12、Y11、Y12的管腳中引出管腳。GRAVITY系列的I2C傳感器或模塊，可通過(guò)7個(gè)I2C端口中的一個(gè)進(jìn)行外接；該端口可通過(guò)引出管腳X9和X10(I2C1端口)，向傳感器或模塊提供3.3V電壓并連接。Gravity系列的串口感應(yīng)器或模組可透過(guò)8個(gè)UART端口外接，其導(dǎo)出管腳包括供電電壓為3.3V的Y1、Y2(UART6)。9數(shù)碼口(大電流)專門用來(lái)驅(qū)動(dòng)端口供電電壓：3.3V或VIN等大功率元件，如馬達(dá)、舵機(jī)等，可由電源切換開關(guān)選擇*引出管腳。X1~X4連接好后，用數(shù)據(jù)線連接ARDUINO開發(fā)板和電腦。阿都諾IDE同時(shí)開啟。輸入代碼。然后保存文件。連接好后，用數(shù)據(jù)線連接ARDUINO開發(fā)板和電腦。同時(shí)打開ArduinoIDE。輸入代碼。然后保存文件。選擇ArduinoUno開發(fā)板。編譯上傳到開發(fā)板。選擇COM口信息。然后選擇端口監(jiān)控工具,查看該程序的操作信息。串口監(jiān)聽資訊，以上資料為REDLED回復(fù)目前狀態(tài)(ON表示開啟，OFF表示關(guān)閉)。4.6壓力傳感器壓力傳感器是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。本次選用SCYG318型傳感器。圖4-8傳感器外型圖壓力感應(yīng)器使用過(guò)程中的要點(diǎn)，關(guān)于被測(cè)介質(zhì)安裝位置正確的工藝管道上的變送器，要得到最好的測(cè)量結(jié)果，掌握正確的使用壓力感應(yīng)器的方法，在使用壓力感應(yīng)器的過(guò)程中一定要防止因介質(zhì)腐蝕或過(guò)熱而損壞變送器。防止渣浮在導(dǎo)管內(nèi)沉積;測(cè)量液壓時(shí)，應(yīng)將壓口開在流管側(cè)邊，避免積渣沉淀，還應(yīng)在流管上部安裝變送器，使流管內(nèi)的積液易于注滿。在溫度波動(dòng)較小的地段安裝導(dǎo)壓管。在測(cè)量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)將緩沖管材(盤管)或其它冷凝器鏈接起來(lái)，使溫度降下來(lái)。這樣就避免了變送器超出它所能承受的工作溫度。圖4-9參數(shù)圖傳感器連接方式：圖4-10接線圖4.7振動(dòng)傳感器目前用于報(bào)警檢測(cè)的傳感器主要有振動(dòng)傳感器。它在機(jī)械振動(dòng)中以感受參量(如振動(dòng)速度、頻率、加速度等)的內(nèi)部壓電陶瓷片配以彈簧重錘結(jié)構(gòu)。將輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出訊號(hào)，再利用運(yùn)放放大控制訊號(hào)如LM358進(jìn)行輸出。本次設(shè)計(jì)我們選用了CZ893傳感器。圖4-11傳感器外觀圖參數(shù):動(dòng)態(tài)特性測(cè)量量程：0-100mm/s、0-100g（范圍內(nèi)可由客戶自行選購(gòu)）輸出信號(hào)：3路兩線制4-20mA（共地）測(cè)量誤差：1.5%頻率響應(yīng)：4～1,000Hz（±1dB)電器性能供電電壓：9VDC～36VDC

（常用24VDC）環(huán)境特性工作溫度：-35℃～+85℃沖擊極限：1000

g物理特性殼體材質(zhì)：304不銹鋼輸出電纜：四芯航插（標(biāo)配）安裝方式：螺釘或磁吸座傳感器連接方式：圖4-12接線圖4.8測(cè)試系統(tǒng)的搭建鑒頻器的選擇：由于動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀不能接收,需要將頻率信號(hào)電壓信號(hào)后再進(jìn)行處理。鑒頻器的工作原理包含F(xiàn)M調(diào)幅、FM變換等三種整頻電路類型，以實(shí)現(xiàn)FM信號(hào)解調(diào)。這一類型包括兩種：第一種是先向線性網(wǎng)絡(luò)輸入等幅調(diào)頻波，再將其轉(zhuǎn)化為等幅調(diào)頻鑒頻器波，波幅與調(diào)頻瞬間的頻率成正比，最后利用波幅校驗(yàn)；二是頻率辨析型的相位乘法。這種類型的電路可以通過(guò)移相電路將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成FM。調(diào)相調(diào)頻波的相位變化也是隨著調(diào)頻瞬時(shí)頻率的變化而呈現(xiàn)線性關(guān)系的。下面，我們就可以對(duì)比一下FM的調(diào)頻頻率是怎樣的。通過(guò)低通濾器濾波，取出解調(diào)信號(hào)。相位比較器一般由相位相乘構(gòu)成，故有相位比較器之稱。第三類為脈沖式平均價(jià)值型。使用過(guò)零比較器將調(diào)頻訊號(hào)轉(zhuǎn)換成單極性等脈沖式數(shù)列，并將此脈沖式數(shù)列的平均值透過(guò)低通濾波器取出，可讓訊號(hào)的瞬時(shí)頻率重復(fù)。這樣，信號(hào)就可以被還原成正比的形式，與瞬間的頻率變化有關(guān)。鑒頻器是一種可以進(jìn)行移相鑒頻的陶瓷濾波元件。調(diào)頻波的特點(diǎn)是振幅不變，但其瞬時(shí)頻率會(huì)隨著調(diào)制信號(hào)大小的線性變化而發(fā)生變化。調(diào)制訊號(hào)是用來(lái)表示所需傳達(dá)的訊息，通常分析或?qū)嶒?yàn)都是以低頻正弦波為代表。Fresh的目的是將可以完成此功能的電路稱為Fresor，從FM波長(zhǎng)偵測(cè)到低頻FM訊號(hào)。調(diào)相波的解調(diào)電路是將原調(diào)制訊號(hào)鑒頻器從調(diào)相波中取出，即在輸入訊號(hào)的瞬間，與相位的偏移成正比的輸出電壓，也就是所謂的鑒相器(discovery)。對(duì)于調(diào)頻波的解調(diào)電路而言，是將原調(diào)制訊號(hào)從調(diào)頻波中取出，即輸出電壓與頻率偏移成正比的瞬間輸入訊號(hào)，又稱鑒頻器(refactor)。鑒頻器是一種輸出電壓與輸入訊號(hào)頻率成正比的電路，常用于FM訊號(hào)的解調(diào)。根據(jù)其使用情況，又可分為兩大類。常見的頻鑒器有斜率頻鑒器等類型。非線性失真小、噪音門限低等要求，這些電路都是至關(guān)重要的。頻率誤差測(cè)量適用第二類電路。例如，在自動(dòng)控頻回路中，頻譜就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。這種電路對(duì)零度漂移的限制比較嚴(yán)格，但對(duì)非線性失真、噪音門限之類的要求不是很高。本次選用MCLMPD-