学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

沥青防水卷材自动铺设机的研发

作　者: 侯小波
导　师: 李德胜
学　校: 北京工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 自动铺设机防水卷材差速机构 PLC 模糊参数自整定PID
分类号: U445.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 74次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来,随着国民经济的快速发展,高速公路、高速铁路也进入快速发展阶段,与此同时,为了抵御国际金融风暴对经济的影响,我国采取一揽子经济刺激政策,更加速了高速公路、高速铁路的建设和发展。而在高速公路、高速铁路的建设中,道桥的施工建设占施工量的60%左右,因此,作为决定道桥寿命的“生命层”——防水层的施工显得尤其重要,这是因为好的防水层能够有效防止桥面水蚀,延长桥梁的使用寿命。但是,目前我国防水层施工机械化水平与国际先进水平相比存在很大的差距,国内普遍采用的防水层施工设备都为简易型铺设机,利用汽油喷灯等对防水材料进行烘烤,这种办法不仅能源利用率低,而且操作复杂,需要多个专门工作人员进行操作,严重制约了施工效率,同时控制精度、稳定性、可靠性也受到限制,质量无法得到保证。因此,国内某知名防水企业为了提高施工效率,保证施工质量,亟需一种适合其施工的沥青防水卷材自动铺设机。本文就是在此背景下与企业合作进行的研究开发工作。本文主要包括五个部分。第一章,主要对国内外占据绝大部分市场的沥青防水卷材施工背景以及施工设备的发展情况进行综合论述,阐述了本文的研究意义以及主要研究方向;第二章,介绍了沥青防水卷材自动铺设机的整体结构设计方案,其中包括一种新型前驱前转向的差速机构的设计、烤箱设计以及铺设机构的设计等;第三章,搭建了沥青防水卷材铺设机的控制系统,该控制系统采用可编程逻辑控制器(PLC)作为核心处理器,引进多种模块,以多传感器信号为基础,进行信号采集,实现对铺设机各种功能的控制。其中,为了实现其无线遥控操作,进行了无线遥控模块的设计;第四章,针对本课题采用的差速驱动机构的特性,对铺设机控制系统中的行驶测控模块进行了设计与实现,主要包括两种模式——行驶模式和铺设模式的设计。其中,为了保证铺设机铺设时行驶的直线性和恒速性,引进了一种模糊参数自整定PID算法。另外,为了实现铺设状态的自动寻线功能,提出了一种自动寻线算法,该算法是基于模糊参数自整定PID算法的基础上,以实验为导向,适应于该铺设机的一套算法;第五章,为本文的试验环节,大量模拟试验以及现场试验,尤其是在武广线、哈大线等高速铁路防水工程应用中展示了此沥青防水卷材铺设机功能实用性。该设备的设计特点对于相似类型的工程机械具有一定借鉴价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-19
  1.1 道桥防水施工背景  10-13
    1.1.1 国内高速公路以及高速铁路的发展  10-11
    1.1.2 防水施工工艺  11-13
  1.2 国外沥青防水卷材施工的发展情况  13-15
  1.3 国内沥青防水卷材施工的发展情况  15-16
  1.4 本文的研究意义与主要研究方向  16-17
  1.5 本文主要研究内容与创新点  17-19
    1.5.1 本文主要研究内容  17-18
    1.5.2 本文的创新点  18-19
第2章沥青防水卷材铺设机的结构设计  19-30
  2.1 铺设机的总体结构设计  19-20
  2.2 铺设机的驱动转向机构设计  20-25
    2.2.1 连接轴的设计  20-21
    2.2.2 电机的选择  21-24
    2.2.3 减速器的选择  24-25
  2.3 烤箱的设计  25-28
    2.3.1 烤箱形状的设计  25-27
    2.3.2 烤箱材料的选择  27
    2.3.3 烤箱的成型  27-28
  2.4 铺设机的铺设机构设计  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章沥青防水卷材铺设机的控制系统设计  30-56
  3.1 铺设机控制系统整体组成  30
  3.2 中央处理器  30-34
    3.2.1 可编程序控制器系统的基本组成  31-33
    3.2.2 可编程序控制器的工作原理  33-34
  3.3 行驶测控模块  34-36
  3.4 无线遥控模块  36-47
    3.4.1 无线遥控模块的硬件设计  37-42
    3.4.2 无线遥控模块的软件设计  42-46
    3.4.3 无线遥控模块与PLC 的通讯  46-47
  3.5 烤箱铺设控制模块  47
  3.6 显示操作模块  47-51
    3.6.1 人机界面  48-51
    3.6.2 操作面板  51
  3.7 温度模块和其他模块  51-55
  3.8 本章小结  55-56
第4章行驶测控模块的设计与实现  56-91
  4.1 行驶测控系统控制方案及其功能  56-59
  4.2 行驶测控模块的硬件选择与设计  59-78
    4.2.1 中央处理器  59-62
    4.2.2 D/A 模块  62-65
    4.2.3 变频器  65-68
    4.2.4 传感器  68-78
  4.3 行驶测控模块的软件设计  78-89
    4.3.1 PID 算法  78-86
    4.3.2 自动寻线算法  86-88
    4.3.3 行驶测控系统软件流程  88-89
  4.4 本章小结  89-91
第5章整体试验以及结果分析  91-100
  5.1 小车架限位问题的试验  91-92
    5.1.1 问题出现的原因  91
    5.1.2 试验中问题的分析与解决  91-92
  5.2 PID 算法相关试验  92-93
  5.3 自动寻线算法的相关试验  93-95
  5.4 沥青卷材自动铺设机综合性能测试试验  95-99
    5.4.1 防水卷材铺设质量检测试验  95-98
    5.4.2 烤箱能耗的分析  98-99
    5.4.3 铺设机行驶功能试验  99
  5.5 本章小结  99-100
结论与展望  100-102
参考文献  102-105
附录  105-109
攻读硕士学位期间取得的研究成果  109-110
致谢  110

沥青防水卷材自动铺设机的研发

内容摘要

全文目录

相似论文