實驗室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設計
27頁 11000字數(shù)+論文說明書+任務書+8張CAD圖紙【詳情如下】
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實驗室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設計論文.doc
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缸體.dwg
缸蓋、連接桿.dwg
摘 要.
立式磨是利用料床粉碎原理進行粉磨物料的一種研磨機械。它主要用于水泥、煤炭、電力等行業(yè)。本文作者從實際運用及經(jīng)濟等角度出發(fā)，通過認真的研究和論證，設計出了這款ML4532的立式磨機及其它的控制系統(tǒng)。該立式磨易于調(diào)節(jié)、粒度均勻、噪音低、磨損小揚塵少、系統(tǒng)工業(yè)流程簡單、占地面積小、投資省等優(yōu)點。其控制系統(tǒng)是由89C51、X25045復位電路、TLC2543A/D轉換器、獨立中斷式人機接口鍵盤、LCD液晶顯示器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器組成。它不但能滿足磨機的控制要求，也可對多路模擬量和開關量信號采集和控制。本文詳細的介紹了磨機的設計原理、設計過程及使用和維護方法及其它的控制系統(tǒng)的設計和各個模塊的程序。
關鍵詞：立式磨、控制、數(shù)據(jù)采集
Abstract
Vertical to rub and utilize material bed crush principle carry on powder rub a kind of machinery of grinding of supplies. It is used in the trades, such as cement, coal, electric power,etc. mainly. The author of this text sets out in terms of use actually and economy,etc., pass serious research and demonstration , Design the vertical mill of this ML4532 and other control systems. It is should the vertical to rub regulate easily, grain size the even, noise the low, wear and tear light to raise dust the little, there is the simple the procedure not industrials, occupation of land the little in area, last merits, such as province,etc. system. Its control system is by 89C51, X25045 restore to the throne circuit, TLC2543A/D converter, person who cut off man-machine interface keyboard, LCD liquid crystal display, procedure memory, datum memory make up independently. It can meet control request of mill, but also can and switch amount signal gathered and controls to many way analog quantity. This text detailed introduction design principle, design process and use and maintain method and other design and each procedure of module of control system of mill.
Keyword: vertical to Rub , control , the data gather
0.前言
長期以來，球磨機作為一種傳統(tǒng)的粉磨設備，一直壟斷著水泥工業(yè)粉磨作業(yè)的全過程，所消耗的電能約占水泥生產(chǎn)總電耗的70%左右，因此，粉磨作業(yè)的節(jié)能一直是水泥工作者高度重視的問題之一。
球磨機的粉磨機理論基于沖擊和研磨作用，其特點：
（1） 必須把幾十噸，甚至上百噸的研磨體和物料同時帶到一定的高度、；
（2） 研磨體作用在物料上的力變化較大，非人為所能控制；
（3） 研磨體之間以及研磨體與襯板之間存在著無用撞擊，大量的能量被白白消耗；
（4） 存在過磨現(xiàn)象；
（5） 噪音大，一般為100～120dB；
（6） 研磨體消耗大。
由于球磨機粉磨機理存在上述缺陷，導致能量有效利用率極低，據(jù)資料報道，一般為1～3%。
以往水泥工業(yè)粉磨系統(tǒng)的節(jié)能改造工作都局限在球磨機本身及其系統(tǒng)的改造上，如改進磨機襯板、隔倉板、調(diào)整研磨體級陪、磨內(nèi)通風、改開流系統(tǒng)為閉和系統(tǒng)、降低入磨物料粒度等等，都取得了一定的增產(chǎn)節(jié)能效果，但沒有從根本上解決球磨機理上存在的問題。
從國外二十年代末發(fā)明了立式磨技術以來，在水泥工業(yè)作為原料的烘干兼粉磨設備，節(jié)能效果十分明顯。立式磨采用料床原理粉磨物料，主要有以下特點：
（1）物料受擠壓，沖擊和剪切作用，能量利用率高、電耗低，比球磨機節(jié).電20～30%。
（2）烘干能力大。立式磨采用氣體輸送物料，在粉磨水份較大的物料時可控制入磨風溫，在對物料進行粉磨、選粉、輸送的過程中進行烘干；是產(chǎn)品達到要求的水份。在立式磨內(nèi)可烘干粉磨水份高達10～15%的物料。
（3）入磨物料粒度大，可達輥磨直徑底5%，所以大中型立式磨可以省掉二級破碎。
（4）產(chǎn)平的化學成份及細度穩(wěn)定。物料在立式磨內(nèi)停留時間僅2～3分鐘，而球磨機則要15～20分鐘。所以立式磨系統(tǒng)產(chǎn)品的化學成份可一很快測定、校正，成份波動小，有利于均化。此外，立式磨內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時分離出來，避免了過粉磨現(xiàn)象。產(chǎn)品細度可通過調(diào)節(jié)分離器轉子轉速迅速改變，細度穩(wěn)定，粒度均齊，有利于煅燒。
（5）工藝流程簡單、占地面積小、建筑面積小。立式磨集破碎、粉磨、烘干、選粉、輸送無道工序于一體，工藝簡單、布局緊湊。
（6）噪音低、揚塵少，操作環(huán)境整潔立式摸的噪音僅為80～85Db，系統(tǒng)在負壓下工作，無粉塵飛揚，操作環(huán)境清潔。。
（7）研磨體消耗少，壽命長、運轉率高。由于立式磨輥套與襯板之間不直接接觸，磨損小，研磨體壽命長、運轉率高。
同時，磨機的控制系統(tǒng)也一直是人們所關心的問題，隨著計算機在工業(yè)控制領域的應用迅速發(fā)展，我國水泥工業(yè)自動化程度正日益提高。計算機控制系統(tǒng)和各種新型儀表不斷的推廣使用，所以說設計出一個比較好的控制系統(tǒng)也是提高水泥的生產(chǎn)質量、效率的一個可靠的保證。本文以89C51為CPU，TLC2543A/D轉換器、X25045復位電路、獨立式中斷鍵盤、LCD夜晶顯示器、并擴展8255A芯片作為控制單元共同組成了一個完整的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅僅滿足于此立式磨的控制，還能對多路模擬量和開關量信號采集和控制，此外本文還介紹了控制系統(tǒng)的各個模塊的程序設計。
由于立式磨在粉磨機理上比球磨機有重大突破，而且它的控制系統(tǒng)也是處于領先地位，它可對多路模擬量和開關信號進行采集和控制，正因為有這么多的優(yōu)點，所以此系統(tǒng)水泥工業(yè)節(jié)能降低、推動粉磨技術的發(fā)展和重大的進步有著極為重要的作用。
1 總體方案論證
1.1.設計方案
(1) 磨盤及磨輥是立式磨最重要的部件之一,合理的磨盤形狀配以相適應的磨輥,對提高粉磨效率、減少研磨體消耗有著極為重要的作用.通過具體的分析,選擇了一種具有兩個輥的輥式磨,磨盤為平面、磨輥為錐臺、磨輥軸與水平面呈15夾角.
(2) 立式磨的傳動裝置安置在磨機的下部,它既要帶動磨盤轉動,還要承受磨盤、物料、磨輥的重量以及加壓裝置施加的碾磨壓力，是立式磨中最重要的部件之一。由于要承受很大的垂直壓力及沖擊載荷，所以傳動裝置采用圓錐-圓柱傳動的減速機。
(3) 加壓方式的確定
除擺輥外，所有型號的立式磨均有兩種加壓方式，即彈簧加壓和液壓加壓。彈簧加壓有三個嚴重的缺點：第一，由于磨輥和襯板逐漸磨損，對物料的加壓逐漸減小，致使粉磨能力下降；第二，立式磨必須在滿負荷狀態(tài)下起動，要求電動機動力矩大，起動困難；第三，彈簧的壓力不能自動調(diào)節(jié)，當磨內(nèi)進入較大的物料或鐵塊等雜物時，磨機會嚴重過載，不利于呆板權運行。
隨著液壓技術的發(fā)展以及對立式磨性能要求的提高，目前除大中型立式磨采用液壓加壓以外，小型的立式磨也采用液壓加壓，這重加壓方式解決了彈簧加壓的問題，碾磨壓力穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，并且可以在運行中進行調(diào)節(jié)，當立式磨內(nèi)進入鐵塊等雜物時，磨輥可以跳起越過雜物，此時由于蓄能器的緩沖吸振作用使磨機不會過載，此外，用這種加壓方式還能很方便地抬起磨輥，使磨機能輕載或空載起動。因此，此重立式磨也采用液壓方式提供碾磨壓力。
（4）控制方式的確定
控制部份系統(tǒng)主要包括A/D轉換、復位電路、存儲器和作為人機接口的鍵盤、顯示器等。
4結論
本文主要研究了ML4532立式磨的總體結構、液壓系統(tǒng)以及它的測控位置。經(jīng)過此次的改進和完善，ML4532型立式磨具有效力高、電耗低、烘干能力大，產(chǎn)品細度易于調(diào)節(jié)、粒度均勻、化學成份容易控制、噪音低、磨損小、揚塵少、系統(tǒng)工藝流程簡單、占地面積小、投資省等優(yōu)點.同時ML4532型立式磨和以往的立式磨所不同的是：：
1. 將四個排渣口改為一個，便于用戶處理吐渣。
2. 將動臂和搖臂改為體整鑄造，減少機械加工難度。確保加工制造質量。
3. 提高傳動功率、充分發(fā)揮設備潛力。
控制系統(tǒng)不僅滿足此立式磨的要求，同時也可對多路模擬量和開關量信號采集和控制。具有廣普的應用性。
當然,設計過程中也有一些考慮欠缺的地方,我們會在今后的設計中不斷改進和完善,進一步提高產(chǎn)品的性能.
致 謝
從三月底我們就進入畢業(yè)設計階段,首先的一段時間,我們熟悉了課題,并收集了一些必要的參考資料,后來又分別到江動集團、紅旗機床廠、鹽城機床廠進行了畢業(yè)實習。四月二十日左右我們便正式開始了我們的畢業(yè)課題設計。經(jīng)過兩個多月的艱苦工作，畢業(yè)設計即將順利完成。
回顧整個過程，我覺得受益匪淺，在設計過程中，我深刻領悟到“溫故而知新”的道理，重新學到了很多的知識，更加系統(tǒng)的掌握了畫圖的技能和技巧。學會了有關的資料手冊，而且也深刻地體會到了設計人員在設計過程中必須考慮周全細致，謹慎小心，循序漸進的原則，耐心計算，及時查閱資料，隨時向老師請教。只有這樣才能設計得到一個圓滿的結果，同時在設計過程中滲進一些創(chuàng)新思想，隨時對設計的方案進行優(yōu)化，這樣在設計過程中遇到的困難是可想而知的?！皶接脮r方恨少”，在設計的過程中我們也深刻的感受到了自己掌握知識有限，我們必須在今后的學習和工作中不斷地學習知識，充實大腦，才能適應今后的工作生活。
在設計的過程中得到了倪文龍和盧文華老師的悉心指導。以及系領導和其他老師的關心和幫助，在此致以深深的謝意！同時，設計小組其他成員在設計中團結合作、互相幫助，這也是設計得以順利完成的可靠的保證。在此，我也向他們致謝。
短暫的畢業(yè)設計即將結束了，大學生活也畫上了圓滿的句號。離別之時，既感傷又高興，感傷的即將和生活多年的同學、老師分別。值得高興的是，雖然畢業(yè)設計不夠完美，但畢竟是自己的心血完成的任務。并掌握鞏固了知識，我想這次設計必將給我留下深刻的記憶，對我今后的工作將產(chǎn)生深遠的影響。
參考文獻
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許成才 一、設計（論文）內(nèi)容 設計課題 ： 實驗室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設計 二、設計（論文）依據(jù) 1 機械系過程裝備與控制系統(tǒng)工程專業(yè)擬建設閉路粉磨自動化控制綜合實驗項目，主體粉磨設備 輥立磨，磨盤直徑 450，磨輥直徑 320，粉磨中硬石灰石，設計能力為 h，閉路粉磨，外置 粉機，工藝流程見附圖 三、技術要求 1 粉磨過程計算機控制 ; 2 喂料量對粉磨壓力損失的跟隨系統(tǒng) ; 3 風機風量和壓力損失的檢測 4 控制系統(tǒng)變量超限報警系統(tǒng)設計 ; 許成才 四 文）物化成果的具體內(nèi)容及要求 (具體內(nèi)容參照機械工程系畢業(yè)設計 大綱及 實施細則的有關要求填寫 ) 圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1 立磨 系統(tǒng)總圖 一張 ； 2 立磨液壓缸 部裝圖 一 張 及全套零件圖 ； 3 磨盤裝配圖一張 ； 4 控制系統(tǒng)的硬件接線原理圖 1 張； 5 工藝系統(tǒng)測控位置簡圖 1 張 ； 全部計算機繪圖 ,圖量不少于 3 ㎡ 。 設計要求 : 立磨總體設計 ; 體方案設計 藝參數(shù)計算 (轉速、功率 )； 構參數(shù)設計 (缸 體壁厚、支承結構及強度校核 )； 式磨 控制系統(tǒng)設計； 片機為 計出 式磨 控制電路及軟件程序 計風量 檢測與控制系統(tǒng)，通過對進出 立式磨風量檢測與設定值比較，從而控制熱風量 和熱源工作狀態(tài)； 計的系統(tǒng)客隊多路模擬量和客觀量信號進行采集和控制 ,即不但能滿足上述技術要求 ,而且具有廣泛的應用性； 計控制系統(tǒng)的硬件接線原理圖，系統(tǒng)程序框圖， A/D 轉換器 、顯示器和存儲器子程序。 許成才 五 . 畢業(yè)設計（論文）進度計劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 研查閱并收集國內(nèi)外相關資料和信 息 ; 業(yè)實習 ,完成實習報告 ; 體設計方案確定 ;各部件結構改進方 案確定 ,部裝草圖形成 ; 樣設計、繪制 ,并將設計圖樣及時提 交指導老師初審 ; 寫設計說明書 ,根據(jù)指導老師意見修 改圖樣 ,交全部設計文件 ; 5 準備答辯 ; 辯。 許成才 六 . 主要參考文獻： 1 丁元杰 北京 :機械工業(yè)出版社， 1999 2 何立民 ,列單片機應用系統(tǒng)設計 北航出版社， 1992 3 李華 . 列單片機實用接口技術 北航出版社， 1996 4 陳強 . 機械系統(tǒng)的微機控制 清華大學出版社， 1996 5 俞光昀 . 計算機控制技術 電子工業(yè)出版社， 1999 七、其他 1 設計說明書一份（不少于 10000 字）； 2 控制系統(tǒng)框圖及調(diào)試成功的源程序一份 (可納入 設計說明書 ); 3 畢業(yè)實習報告一份（ 實習所在車間工藝流程圖一份，不少于 3000 字） ; 4 控制系統(tǒng)設計資料及全部圖樣軟盤拷貝一份 ;(說明書如打印 ,也拷入軟盤 )