学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

全自动煤炭水分、灰分及挥发分分析仪的计算机辅助设计

作　者: 张长禄
导　师: 苏智剑
学　校: 郑州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 煤质分析仪加热炉模块化温度场热传导有限元分析 PLC
分类号: TH83
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着人们生活水平的提高,对能源的需求日益增加。煤炭作为能源的重要组成部分,对经济的发展与社会的进步起到了重要作用。煤质分析仪作为煤质检验的专用仪器,可以对煤炭的品质进行分析与研究,有利于对煤炭的充分利用,以减少能源的浪费和对环境的污染。本文研究的目的是为了适应市场的需求,展开了对煤质分析仪结构优化和控制自动化等方面的研究,提出了以模块化、系列化、自动化、一体化为指导,设计和完善全自动煤质分析仪,解决生产实际问题的新思路。本文研究的内容主要包括：机械传动模块的构建、煤质分析仪加热炉结构的设计与有限元分析、PLC的编程与开发应用等几个方面。本文采用了通用直线运动模组部件作为模块化设计的基础,这类部件具有通用性程度高,传动精度高,经久耐用,安装使用方便等优点,可使成本显著降低；根据煤质分析仪的工作要求和特点,采用有限元分析方法对煤质分析仪加热炉炉腔结构及其温度场进行了分析,确保了炉温控制的合理性；在根据受力分析来设计选取机械传动部件的同时,还建立了传动机构的热传导分析模型,详细分析了炉腔中的热能在传动系统各部件中的传递情况,为部件的热变形控制和润滑设计提供了依据；整机控制系统采用PLC控制,通用化程度高,故障率低,同时缩短了控制系统研发周期。与已有的同类煤质分析仪产品相比,本文研制的煤质分析仪根据功能和部件商品化程度的不同,将所设计的煤质分析仪分为总体框架、加热炉、传动机构、控制器、测量机构、电源以及外壳等七个主要部分或模块。各模块可分别独立安装在总体框架中,其中控制器、测量机构(电子天平)以及传动机构这三个模块均大量采用通用商品化程度高的零部件,使其模块化、标准化的程度得到进一步提高,这不但方便了产品的制造、装配以及维修,而且大幅度提升了系统的可靠性。在设计方法方面,本文研制的煤质分析采用计算机辅助设计方法建立了整机三维几何模型,为模块化与参数化设计的实现奠定了基础。采用有限元分析方法对加热炉温度场和传动机构热传导问题进行了全面分析。这些现代设计手段的运用,显著提升了煤质分析仪的设计水平,为实现煤质分析仪设计、生产的模块化、系列化做出了有益探索。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题来源  11
  1.2 煤质分析仪国内外状况的分析及发展趋势  11-17
    1.2.1 煤质分析仪的发展史  11-14
    1.2.2 煤质分析仪专业化扩展  14-17
    1.2.3 相关研究  17
  1.3 课题的提出及意义  17-18
  1.4 本章小结  18-19
2 理论知识  19-25
  2.1 流体力学的三定律  19-22
  2.2 离散方程求解  22-24
  2.3 本章小结  24-25
3 分析仪的总体方案设计  25-33
  3.1 全自动煤质分析仪的设计原则  25
  3.2 煤质分析仪的基本架构  25-28
    3.2.1 煤质分析仪的基本结构  25-27
    3.2.2 主要实现功能  27
    3.2.3 解决的技术方案  27-28
  3.3 煤质分析仪的软硬件  28-29
    3.3.1 系统硬件  28-29
    3.3.2 系统软件  29
  3.4 全自动煤质分析仪的功能特点  29-30
    3.4.1 煤质分析仪的特点  29-30
    3.4.2 全自动煤质分析仪的技术参数  30
  3.5 论文研究的主要内容  30-32
  3.6 本章小结  32-33
4 机械传动模块的设计  33-42
  4.1 煤质分析仪传动机构总体方案设计  33-34
  4.2 机械传动的设计计算及部件选取  34-37
    4.2.1 滚珠丝杆及轴承支撑的选择  35-36
    4.2.2 滚珠丝杆的润滑  36-37
    4.2.3 步进电机的选择  37
  4.3 传动机构的支撑及调整结构设计  37-41
    4.3.1 煤质分析仪传动机构支撑结构设计  37-38
    4.3.2 煤质分析仪传动机构调整结构设计  38-39
    4.3.3 煤质分析仪零部件热变形分析  39-41
  4.4 本章小结  41-42
5 全自动煤质分析仪加热炉温度场的有限元分析  42-51
  5.1 概述  42
  5.2 煤质分析仪加热炉的结构设计  42-43
    5.2.1 炉腔的结构设计  42-43
    5.2.2 加热炉耐材的选择  43
  5.3 煤质分析仪加热炉温度场的有限元分析  43-50
    5.3.1 ANSYS Workbench 12几何建模  44-45
    5.3.2 网格划分  45-47
    5.3.3 煤质分析仪加热炉腔几何模型的建立  47
    5.3.4 煤质分析仪温度场有限元分析的边界条件确定  47-48
    5.3.5 煤质分析仪温度场有限元分析的求解和后处理  48-50
  5.4 本章小结  50-51
6 煤质分析控制系统开发  51-60
  6.1 煤质分析控制系统功能要求  51-52
  6.2 煤质分析仪的控制类型  52
  6.3 基于PLC的煤质分析仪控制系统的开发  52-54
  6.4 PLC的编程与开发  54-59
    6.4.1 编程方法  55
    6.4.2 PLC编程与应用  55-56
    6.4.3 程序设计及梯形图、时序图  56-59
  6.5 本章小结  59-60
7 结论与展望  60-61
参考文献  61-67
个人简历  67
在学期间发表的学术论文与研究成果  67-68
致谢  68

全自动煤炭水分、灰分及挥发分分析仪的计算机辅助设计

内容摘要

全文目录

相似论文