矿用电机车设计
井下电机车选型设计方案1
电机车选型设计方案
一、架线式电机车选型验算
1、运输大巷概况
凤凰山矿运输大巷分为：材料平巷、西大巷、新主门、旧主石门、北大巷、北西石门。
运输大巷采用双轨铺设、轨型：24KG/M 、38KG/M 、43KG/M 三种，运输大巷最大坡度≤7‰，轨道单股铺设长度4500余米，其中北大巷区域毛煤运输主要通过电机车牵引方式进行运输。
2、电机车选型设计
为了保障北大巷区域毛煤运输不受影响，北大巷高峰段毛煤运输量按照每天8000吨进行核算，电机车牵引重量不少于90吨才能满足该运输量。
根据公式[]
))((2)(2i f W Q Q g W Q Kv vt s -++++=ϕ 得出：电机车在7‰的轨道线路上牵引90吨重的毛煤运输时，按照不超过4m/s 的行驶速度运行，在保障制动距离控制在40米范围内，经过验算得出电机车粘重不得小于10吨。
二、蓄电池电机车选型验算
1、使用地点概况
凤凰山矿井下蓄电瓶电机车主要用于运输大巷进风车场倒车、带矸石车使用。
2、蓄电池电机车选型验算
根据公式[]
))((2)(2i f W Q Q g W Q Kv vt s -++++=ϕ 得出：电机车≤10‰的轨道线路上倒车、运输时，其最大牵引重量应符合下列规定：。
矿用隔爆型窄轨电机车优化设计 刘金库
矿用隔爆型窄轨电机车优化设计刘金库摘要：就目前国家经济形式，造成各种材料成本都在上涨，从而造成我厂生产的产品也成本较高，但是为了适应市场竞争，我厂产品售货价格却没有提高，反而有下降的趋势。
为了适应现在市场经济的发展趋势，特根据我厂现在产品的情况提出两个矿用隔爆型窄轨电机车优化设计，从而实现降低产品成本，还要保证产品性能和质量。
关键词：优化、创新设计、成本、工作效率1、概述产品的生产是企业生产的中心任务，而产品的市场竞争力影响着企业的生存与发展。
产品的竞争力主要在于它的性能和质量。
当然也取决于经济性，而经济性主要取决于产品的成本控制。
那么如何控制产品成本就成为企业的一项重要任务。
提合理化建议以及小改小革都是控制成本的利器，这些方法实际上都属于机械创新设计。
在机械创新设计的同时，必然有些其他附带的地方也可以进行优化创新设计。
2、实例分析下面，以我在生产中实际发现的两个可以进行优化、二次创新设计的实例，进行说明。
第一例：8吨特殊型防爆电机车11B电机系列：由于客户要求，将600mm轨距的8吨特殊型防爆电机车设计侧板由原来的20mm厚铁板改为30mm，同时对600mm轨距车进行了全面的优化创新设计，而762mm、900mm轨距的电机车只做了侧板的相对应更改，这就造成了8吨特殊型防爆电机车600mm轨距车轮轴轴头长为112mm，而762mm和900mm轨距车轮轴轴头分别长为128mm和124mm（见图1），且其轴承座挡套也各不相同，但是各种轨距车所用轴承座以及与其相配合的爪钳也相同，且900轨距车由于侧板加厚到30mm时必须在侧板焊接爪钳处进行了铣削10mm以满足爪钳的焊接后的安装条件。
所以此系列车就可以进行二次创新设计，可将762mm、900mm轨距老双室电机车的轴头都改为112mm。
改后有以下优点：1、8吨特殊型防爆电机车系列的各轨距电机车的轴头定位套通用，高为112mm。
2、节省轴料。
762mm轨距车一根轴可节省32mm，900mm轨距车一根轴可节省24mm，即每台车分别可节省64mm与48mm，如果套料下还可节省更多。
基于单片机的矿用电机车控制系统设计
基于单片机的矿用电机车控制系统设计随着煤炭行业的不断发展，越来越多的矿企开始使用电机车进行煤炭的运输。
电机车相比于传统的煤炭运输方式具有安全高效、环保节能、人力减少等优势。
在电机车的使用过程中，控制系统的设计是关键之一。
本文将会从电机车控制系统的整体架构、硬件设计、软件设计以及测试验证等方面进行设计与论述。
一、控制系统的整体架构设计矿用电机车的控制系统采用了分级控制模式，整个系统分为三个层次：底层控制、中层控制和上层控制。
其中底层控制主要包括车轮电机的控制、高压配电控制以及传感器信号采集。
中层控制实现了对底层控制进行编码器反馈，控制架构简单。
上层控制则是通过网关设备将采集到的本控数据上传至远程监控系统。
二、硬件设计（一）底层控制硬件设计底层控制采用的是STM32单片机进行整体控制。
主机与分布式控制器之间通过CAN 总线通信。
具体的部件如下：1、主机：主要是控制单元，负责车的加速、减速、停车控制。
2、分布式控制器：分布在整个电机与车辆上，用于控制车轮电机的转速，减小因为线路阻抗而导致的信号损耗，从而保证整个系统工作的稳定性。
3、配电器：在车体内散热器箱内安装，用于控制主机以及分布式控制器的电源，保证电机在工作过程中电压稳定。
4、编码器：在电机轴承处安装，用于反馈电机转速、位移和角度等信息，提供给中层控制器进行计算。
5、传感器：包括电机转矩传感器、电机温度传感器以及车轮轮胎轴承温度传感器等，主要用于检测电机的状态，在车辆出现故障时，能够快速准确明确问题。
（二）中层控制硬件设计中层控制器通过CAN总线与底层的分布式控制器进行通信，同时通过编码器反馈电机转速以及对整体系统运行状态进行监控。
具体的部件如下：1、开关电源：为中层控制器提供供电。
2、STM32单片机：用于控制系统的运行和状态监控。
3、CAN接口：用于与底层的分布式控制器进行通信。
4、编码器接口：用于读取编码器信息。
5、显示器：用于显示车速和控制状态等信息。
煤矿架线式电动运输车的设计
煤矿架线式电动运输车的设计摘要：目前，煤矿井下辅助运输形式主要有轨道式架线电机车及蓄电池电机车、柴油及电动式无轨胶轮车及各类钢丝绳类型绞车。
其中，有轨式车辆受轨道限制，作业范围受到较大制约；柴油车辆产生有毒有害气体且后期维保费用相对较高；蓄电池车辆运行里程受电池影响运输距离短，充电时间长；钢丝绳类型绞车在安全可靠性方面不具有优势。
该车辆设计用于煤矿井下辅助材料运输，通过固定路段架空线给车辆供电，充分发挥电机驱动优势。
关键词：煤矿辅助运输；架线式无轨电动胶轮车；电气系统一、煤矿电机车结构组成及工作原理1、结构组成。
井下使用的电机车主要由机械和电气两部分组成。
机械部分主要由车架、油箱、刹车系统、砂箱、弹簧托架、齿轮传动系统、撒砂装置等部件组成。
电气部分主要由电动机、控制装置、受电弓、照明系统、各类开关组成。
2、工作原理。
电机车的工作原理是：电机车使用的电源是将高压电通过变流、降压、整流过程后，将原来的高压变为低压，将电压降低到电机车的额定电压后输入电机车。
电源的正极接在架空线上，负极接在铁轨上，通过受电弓将电源引入电机车内，进入电机车的电源再经过各类开关、电阻箱、控制装置进入到电机中，电机通电后开始转动工作，实现前进或后退功能，以此来达到运输的效果。
二、煤矿架线式电动运输车的设计某煤矿试用的架线式无轨电动运输车用于井下材料输送，具有轨道运输不具备的独特优势：1)电动运输车不会产生尾气排放而造成CO等有害气体超标，且装载能力大，能高速爬坡，生产效率高。
2)设置架空线和固定电气设备前期需要一次性投资，但是运输系统一经形成，后期维护保养费用较柴油车辆显著减少，不需要考虑车辆尾气治理、通风量加大、燃油损耗等因素，可以有效减少使用车辆需求数量。
3)电动运输车调速性能好，不会出现轮胎打滑现象，轮胎费用也低于柴油机胶轮车。
因此电动材料车用于煤矿井下运输是一个较好的选择。
1、整体设计。
电动运输车由前后两个部分组成，前一部分布置发动机、操作系统和驾驶室，后一部分布置料斗和自卸装置。
矿用直流电机车调速系统设计与实现(软件)
中国矿业大学本科生毕业设计姓名：学号：学院：专业：设计题目：矿用直流电机车调速系统设计与实现（软件）专题：指导教师：职称：2010 年6月中国矿业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：毕业设计日期：毕业设计题目：矿用直流电机车调速系统设计与实现（软件）毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1：实现矿用直流电机车调速的生产实践要求。
2：设计与实现基于单片机的矿用直流电机车调速系统主电路设计。
要求电机选型，功率器件选型等.3：设计与实现基于单片机的矿用直流电机车调速系统控制电路软硬件设计，能够具备良好的人机对话，实现调速，换向，保护，报警等功能4：翻译电气自动化英文资料一篇（近5年内）以上1-4要求的软件部分院长签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本文针对矿用蓄电池机车目前采用的串电阻调速和可控硅直流脉宽调速存在的缺点，提出了采用新型智能功率模块(IPM)作为斩波器的调速方法。
该方法不仅克服了串电阻有级调速的缺点，提高了斩波频率实现平滑调速，而且节约了能源。
同时系统采用电流、转速双闭环PI调节的控制方案也大大改善了系统的性能。
本文阐述了蓄电池机车斩波调速的工作原理，给出了系统的主电路拓扑分析其工作原理，得出了牵引电机的牵引和制动特性，同时给出了主电路参数选择。
本系统选用了智能功率模块(IPM)代替了老式可控硅斩波器件，斩波频率可达2KHZ，由于其集成了驱动和各种保护大大简化了硬件电路，提高了系统性能而且控制方便。
矿用电动翻车的设计
山东科技大学
本科毕业设计（论文）开题报告
题目矿用电动翻车的设计（210吨/时）
（专题：减速器结构设计）
系部名称机电工程系
专业班级机械设计制造及其自动化
学生姓名
学号
指导教师
填表时间： 2010年 4月 12日
填表说明
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。
3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。
4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。
5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。
矿井采用8t蓄电池电机车运输设计讲解
矿井采用8t电机车运输选型设计一、基本数据：(1)年产量0.9Mt/a；（2）每年300天生产时间，实行“三八”工作制，每天3班，每班8小时；(3)井下运输大巷各段运输距离1）一水平运输距离原煤运输：暗井上平台至煤坪翻罐笼L1=1434m，马道井放煤站至煤坪翻罐笼L2=4547m；矸石运输：四区上平台至矸石山翻罐笼L3=4037m；人员运输：人车场至西区猴车上平台L4=1277，人车场至五区猴车上平台L5=4563m，井口至暗井上平台L6=1334m 。
2）二水平运输距离原煤运输38溜煤眼至暗井下平台L7=859m；矸石运输，36至四区下平台L8=1916m，33至四区下平台L9=2013m，35至四区下平台L10=3513m，副井上平台至四区下平台L19=200m；人员运输：西区人车场至四区下平台L11=3535m，五区猴车下平台至35采区L12=2489m。
3）三水平运输距离原煤36采区至卸载仓L13=2536m，34采区至卸载仓L14=1581m，；矸石：36采区至三水平副井底L16=2116m，33采区至副井底L17=2108，35采区至副井底L18=3718m；人员运输距离小于1500m ，不采用机械运输。
（4 ）产量计算按照38、36、33、35采区每天产量各为1000t ，34采区即将结束，计算时不予考虑。
（5）运输大巷坡度均为5‰；(6)矿车为1tU 型矿车和2.5t 底卸式矿车；二、机车类型及粘着质量选择根据电机车粘着质量选择表，应选择8t 蓄电池电机车，配用3~5t 矿车，我公司目前使用矿车为2.5t 底卸式矿车，本次计算按2.5t 矿车计算。
三、列车组成计算1、按电机车粘着条件计算车组质量根据公式Q zh ≤P aip zh Pn -++•110'1000ωϕ 式中：Q zh ：重车组质量 KNP n ：电机车质量 KNP ：电机车粘着质量 KNϕ：粘着系数，一般按撒砂启动，ϕ=0.24ω´2h :重列车启动时阻力系数ω´2h =13.5ip:轨道线路平均坡度，5‰a:列车启动加速度，一般取a=0.04 m/s 2Q zh ≤P aip zh Pn -++•110'1000ωϕ ≤8.9804.011055.1324.08.981000⨯-⨯++⨯⨯⨯≤ 743.3kN2、 牵引车辆数量计算：（1） n=gm m Qzh z )(100011+ m z1: 车辆自重 1tU 型矿车650kg ，2.5t 底卸式矿车1850kg ，平巷人车1298kg ；m 1：车辆载重 1tU 型矿车原煤1000kg ，1t U 型矿车矸石1800kg ，平巷人车960kg （按12人，每人80kg 计算），2.5t 底卸式矿车2500kg ；牵引1t 矿车运输原煤 n 1=8.9)6501000(3.7431000⨯+⨯=45.9，取45 牵引1t 矿车运输矸石 n 2=8.9)1800650(3.7431000⨯+⨯=30.95，取30牵引2.5矿车运输原煤 n 3=8.9)18502500(3.7431000⨯+⨯=17.4，取17 牵引平巷人车 n 3=8.9)9601298(3.7431000⨯+⨯=33.6，取333、校验 （1）按牵引电动机发热条件校验要求电机车牵引电动机的等值电流不超过它的长时电流值，即I dz =I chI dz ：等值电流I ch ：电动机的长时电流1）牵引重列车和空列车分别达到全速稳态运行时电机车的牵引力F zh =[1000p n +n(m z1+m 1)](ω´zh -ip)g=[8×1000+45*(1000+650)]×(0.009-0.005)×9.8=3224.2NF k =（1000p n +nm z1）(ω´k +ip)g=（1000×8+45×650)×(0.011+0.005)×9.8 =5840.8N2）重列车、空列车稳态运行时分配到每台牵引电动机的牵引力F zh ’，F k ’F zh ’=N n F d zh1.161222.3224== F k ’=N n F d k4.292028.5840== n d 机车中牵引电动机的台数，23）查牵引电动机的特性曲线，得重列车、空列车运行时，与F zh ’，F k ’相对应的电动机的电流值I zh ，I k 以及速度V zh ，V k 。
电动机车采矿系统的设计与优化
电动机车采矿系统的设计与优化随着全球能源需求不断增长，对矿产资源的需求也在不断增加。
为了满足这一需求，采矿工业逐渐采用电动机车作为矿山运输的关键设备。
电动机车作为一种清洁、高效的交通工具，具有很大的潜力和优势，但其设计和优化对于提高采矿系统的效率和安全性至关重要。
在设计和优化电动机车采矿系统时，需要考虑以下几个关键因素：1. 动力系统设计：电动机车的动力系统是其性能和效率的核心。
设计时应从能量密度、动力输出、储能装置和控制系统等方面综合考量，以确保其在采矿环境下能够提供足够的动力，并具备稳定性和可靠性。
此外，利用先进的能源管理技术，如能量回收和再利用，可以进一步优化系统的效能。
2. 能源储备和供应系统：采矿过程需要大量的能源供应，传统的燃油车辆摆脱了对能源储备的依赖。
而电动机车则需要充续电系统的设计和建设，包括电池组、充电桩和电网连接。
优化能源储备和供应系统可以提高电动机车的续航里程和充电效率，从而减少系统的停机时间和维护成本。
3. 操作和控制系统：电动机车采矿系统的操作和控制对于提高工作效率和安全性至关重要。
通过引入自动控制和监控技术，如传感器、数据采集和远程监控，可以实现对车辆行驶状态、电池状态和维修保养等信息的实时监测和管理，从而提高运输效率和安全性。
4. 环境适应性和可靠性：采矿环境恶劣，存在大量灰尘、湿度和高温等不利因素。
因此，设计和优化电动机车采矿系统时需要考虑车辆的环境适应性和可靠性。
对于机车的材料选择、密封和绝缘等关键技术的应用，可以提高车辆在恶劣环境下的工作效率和寿命。
5. 故障检测和维护系统：为了确保电动机车采矿系统的正常运行，应建立健全的故障检测和维护系统。
此系统可以通过监测和分析车辆的各项关键参数，提前预测和检测潜在的故障，并给出相应的维修和保养建议。
通过实施定期的维修和保养，可以提高电动机车系统的稳定性和可靠性，减少系统故障和停机时间。
综上所述，电动机车采矿系统的设计和优化对于提高矿山运输效率和降低环境污染具有重要意义。
矿用电机车设计
第一章绪论煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是我们实现四个现代化的重要物质基础，但是我国煤炭工业的发展远不能适应整个国民经济发展的需求，为适应整个国民经济持续高速发展的需求，必须一更快的速度发展煤炭工业，然而，高速发展煤炭工业的出路在于机械化。
煤炭工业机械化是指采掘，支护，运输，提升机械化，而运输包括主要运输和辅助运输，电机车是主要运输设备的一种，我国电机车发展历史大致分为三个阶段：五十年代，仿制设计阶段，从无到有初步发展；六十年代，自行设计阶段；七十年代以后，标准化，系列化发展阶段，产品初步形成标准化，但是到了现代，我国生产的电机车远远不能满足生产能力不同的煤矿的需求。
第一节概述CTY8/6-PG 车是在老的架线车的基础上，采用了增加电机车的某些机械性能经过全面该进后设计发明出来的，是一种有效的矿山主要运输设备。
CTY8/6-PG 型电机车主要用于上山，下山，平巷等综采工作面备的搬迁。
可见，电机车的功用在煤矿行业，机械行业和国民经济中将具有不可忽视的地位。
（一）CTY8/6-PG主要特征，见表-1。
表—1 CTY8/6-PG主要特征（二）CTY8/6-PG技术特点，见表-2。
表-2 CTY8/6-PG技术特点第二章总体设计第一节设计总则1、煤矿生产，安全第一。
2、面向生产，力求实效，已满足用户最大的实际需求。
3、考虑到搬运为主要用途。
4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。
5、技术比较先进，并要求多用途。
第二节已知条件1、设计寿命：t=5000h2、总体质量：m=8T3、型号：蓄电池电机车第三节电机车的组成和结构一、电机车的外部结构图电机车的外部结构图如图-1所示：二、电机车的主要组成部分（一）机车的主要结构：1、车架2、弹簧系统3、轮对4、制动系统5、加砂系统6、电动机7、控制器8、照明灯9、信号灯10、蓄电池。
车架是由左右两侧肋板组成，两端由弹性缓冲器。
轮对轴承为圆锥滚柱轴承，两轮轴各装置单独电动机，由直齿直接带动。
电机车施工组织设计
山西寿阳段王集团平安煤业有限公司井下电机车及变流设备安装工程施工组织设计河北中煤四处矿山工程有限公司2014年6月山西寿阳段王集团平安煤业有限公司井下中央变电所井下电机车及变流设备安装工程第一章：工程概况一、工程内容：本次平安煤业有限公司井下电机车及变流设备安装工程包括变流硐室内的所有设备安装及电缆敷设。
1）电机车CTL8/6GP 2台(套)2）照明综保ZBZ-4 .0 1140/127 4KV A 1台4）馈电开关KJZ-200 660/1140 3台5）启动器QBZ-80 660/1140 4台二、本施工组织设计编制依据：1、《煤矿设备安装工程施工规范》。
2、《煤矿安装工程质量检验评定标准》。
3、《煤矿安全规程》2011版。
4、图纸技术要求及安装工艺要求。
第二章施工方案为了有效组织施工，应当集中时间把所有设备运到安装地点，再展开安装工作。
一、设备下井运输方案由于矿方安排设备从东井下放，所有设备由矿方运至变流硐室门口。
我单位再运到安装地点并卸车。
在设备运输之前应当事先与矿方协调运输的时间及装车数量，根据施工进度采取分阶段、分类成批的将设备集中运输。
二、设备安装方案总体方案：在所有设备和材料运到安装现场之后，电机车和控制设备同时进行安装，尽量缩短施工工期，也便于人员临时调配。
安装之前应对电气设备按照图纸设计的尺寸进行校核，基础校核无误后方可进行下一道工序。
设备运至安装地点后，按照设计图纸的位置临时摆放开，然后根据设计图纸和厂家指导将设备就位、接线、配液、调试。
第三章施工准备工作1、认真学习设计图纸和设备随机技术资料，全面领会设计意图，针对施工图不清之处应做好记录，并与矿方联系解决。
2、施工技术员、队长、骨干在熟悉图纸过程中，认真分析各部安装情况，确定施工方案和方法，编制施工组织设计和安全措施。
3、组织所有参加施工人员熟悉图纸和设备随机资料，认真学习并贯彻施工组织设计和质量标准，了解掌握工序流程和施工方法。
矿井井底车场电机车修理硐室及充电硐室设计
矿井井底车场电机车修理碉室及充电碉室设计1电机车修理碉室设计规定、依据与要求(1)主要运输大巷无论是采用架线式电机车运输还是采用蓄电池电机车运输，均应设电机车修理碉室。
井下机车修理胴室的位置，应设在井底车场或其附近便于停车和进出车方便的干燥巷道内。
碉室内应设置起重梁和配备起吊设备。
(2)电机车修理胴室的几何尺寸取决于井下工作电机车的台数。
工作电机车在10台及10台以下，修理碉室内设一个修理坑，一个机车出口，另一个为人行通风道，其净宽不小于1.5m,净高不小于1.8m；工作电机车在10台以上时应设置同时能修理二台电机车的修理坑，此时可分别设独立的修理坑，便于机车进出，修理碉室断面较宽。
也可设一个检修坑同时容纳两台机车，修理坑两端均设计进出车的通道。
(3)为减少嗣室掘进工程量，存放二台或二台以上电机车的修理嗣室一般应设双轨存车线。
(4)修理洞室内应铺设混凝土地板，厚度不小于Ioomm,采用固定道床。
嗣室从向内外设3%。
下坡，以便排除积水。
检修坑应采用防水材料砌筑，坑内底板向积水坑方向设3~5‰下坡，以排除坑内积水(5)碉室设计应符合安全要求，其进出口均应设栅栏门。
室内应装备一定数量的消防器材。
2充电碉室设计的规定、依据与更求(1)主要运输大巷采用蓄电池电机车运输时，除设立修理机车的碉室外，还需设整流空和充电室，一般三者采用联合布置。
这样既便于管理，又可缩短整流设备与充电设备之间的电缆长度，减少电压降和电耗。
若条件所限，不能联合布置时，充电室与整流室距离不宜超过IOOm o当充电碉室备有1〜6个充电台时,布置一个机车出口，6个以上的充电台应设两个出口，矿井以平嗣开采时，整流室与充电室宜设于地面嗣口附近。
(2)蓄电池电机车修理碉室，井下充电胴室必须设置在便于获得新鲜风流井可设置独立回风道的地点，其独立回风道可以和井下炸药库一并考虑。
若井底车场附近不易解决单独回风时，可将修理碉室、充电胴室设在采区下部车场处与采区的回风统筹考虑。
矿用电机车控制系统的设计
湘潭大学课程设计说明书课程名称：电气与PLC控制技术题目：矿用电机车控制系统的设计学院：能源工程学院专业：电子信息科学与技术学号： 1221姓名：唐彩琴指导教师：李云新完成日期： 2011年6月30日目录1引言 (1)2方案设计与论证 (1)控制方案及论证 (1)显示界面方案的选择 (4)输入方案的选择 (4)3控制系统硬件设计 (4)PLC类型的选择 (4)3.1.1产品分选控制要求 (4)3.1.2系统I/O点数的计算 (5)3.1.3 PLC型号的选择 (5)显示模块的设计 (6)3.2.1 硬件的设计思路 (6)3.2.2 软件的设计思路 (6)3.2.3 显示模块的电路图 (7)操作面板的设计 (9)4控制系统软件设计 (11)系统I/O分配 (11)主要程序设计 (13)4.2.1 按键操作说明 (13)4.2.2 主控制程序 (13)4.2.3动态显示控制程序 (13)4.2.4 计数及显示程序 (14)4.2.5 计时及显示程序 (16)4.2.6 故障程序 (18)5 结束语 (31)附录各程序梯形图……………………………………………………………矿用电机车控制系统设计1引言随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。
控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如；机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。
PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一是可靠性高，抗干扰性强。
ＰＬＣ的应用不但大大的提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰性，而且大大的简化和减少了维修维护的工作量。
本设计综合考虑了制造业的现状，结合了电机车的工作原理，给出一种简单实用的电机车控制系统的PLC设计方案。
系统中设计了故障检测的装置，让技术人员的工作更为简单、方便、快捷。
实验也证明该系统应用简单、经济，在工作中能更快、更准确的运行。
因此，大大的提高了生产率，降低了工人的劳动强度，降低了企业的生产成本，提高了企业的经济效益，是我们热切看到的。
镍矿矿用电机车自动装料控制系统设计
电信学院毕业设计任务书题目镍矿矿用电机车自动装料控制系统的设计学生姓名班级自动化班学号题目类型工程项目指导教师乔平原苏敏系主任李炜一、毕业设计的技术背景和设计依据本毕业设计取材于某控制系统工程实例。
我们依据火车牵引放矿的工艺，采用超声波料位检测，准确及时反映车厢内的矿石装载情况；配置轴编码器、位置开关，随时掌握火车运行速度和位置。
在此基础上设计了新的液压控制系统，用位移传感器检测闸门开度，用电液比例阀连续的按比例的调节系统参数，使闸门开关速度和开度连续可调，为整个系统实现闭环控制、全自动运行打下了基础。
系统中多采用进口元件，满足工矿条件要求。
整个控制系统采用PLC实现放矿工艺的控制（包括供电、检测、液压），采用工控机或人机界面形成上位机系统。
本毕业设计进行这个自动控制系统的设计调试。
二、毕业设计的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献。
2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）。
3、硬件及软件设计调试本毕业设计要求确定控制系统的方案；完成控制系统的设备及元器件选型，原理图及接线图设计；软件设计；使用说明书编写等内容。
4、撰写设计说明书，绘制图纸，编制软件。
5、设计所使用的相关技术资料的外文翻译。
三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标主要内容：1 控制系统主机的选型2 设备及仪表的选择3 硬件及软件设计调试功能：整个工作循环全自动运行。
在控制室通过监视系统全程监视。
手动运行：在放矿点和控制室均可单独实现放矿机的手动控制。
紧急处理：在放矿点、控制室、机房设置检修控制箱。
设置若干紧急停车开关及检修电源控制箱。
控制原则：根据火车的运行速度、放矿机与火车的相对位置、放矿机与车厢内矿石的相对高度，找出优化算法，适时调整放矿机闸门开度，实现全自动放矿及整个工作循环。
理想状态是放矿机边行走边放矿，完成工作循环。
技术要求与指标：1． PLC控制柜采用可编程控制器（PLC）实现放矿工艺的控制。
PLC控制系统有DI/DO、AI/AO、通讯等组成，并具有10%的余量。
基于单片机的矿用电机车控制系统设计
基于单片机的矿用电机车控制系统设计引言随着矿山的发展和现代化要求的提高，矿用电机车在矿山运输领域中扮演着重要的角色。
传统的矿用电机车控制系统通常采用传统的控制方法，如接触器控制或者直接对电机进行控制，但是这种控制方法存在一些局限性，如响应速度慢、易受外界干扰等。
本文将介绍一种基于单片机的矿用电机车控制系统设计，该系统利用单片机的高性能和强大的控制能力来实现对电机车的控制。
设计目标本文设计的基于单片机的矿用电机车控制系统旨在解决传统控制方法存在的一些问题，同时提供以下功能： - 响应速度快，能够快速调节电机的速度和方向； - 控制精度高，能够精确控制电机的转速和力矩； - 具有自动保护功能，能够监测电机的工作状态，如过载、缺相等，实现自动停机； - 具备通信功能，能够与上位机进行通信，实时传输数据和状态信息。
系统架构基于单片机的矿用电机车控制系统主要由以下几个模块组成： 1. 单片机模块：采用高性能、低功耗的单片机作为控制核心，负责对电机进行控制和状态监测。
2. 电机驱动模块：采用高效的电机驱动芯片，将单片机的控制信号转换为电机驱动信号，控制电机的速度和方向。
3. 传感器模块：采用各种传感器，如电流传感器、温度传感器等，用于检测电机的工作状态。
4. 通信模块：采用通信芯片和相关协议，实现与上位机的数据交换和状态监测。
系统设计单片机模块设计单片机模块是整个系统的核心，负责控制电机的启停、速度调节和方向控制。
具体设计思路如下： - 选择适合的单片机型号，使其具备足够的计算性能和控制能力； - 使用PWM技术控制电机的速度，通过调节PWM信号的占空比来实现不同的速度； - 设计闭环控制算法，通过对电机当前速度和期望速度进行比较，输出控制信号，实现速度调节； - 设计方向控制电路，通过控制引脚电平来实现电机的正转和反转。
电机驱动模块设计电机驱动模块负责将单片机的控制信号转换为电机驱动信号，控制电机的转速和方向。
基于单片机的矿用电机车控制系统设计
目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究的背景 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2 研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 发展历史及研究现状 (1)1.2.2 矿用电机车控制系统的发展趋势 (2)1.3 本文的主要研究工作 (2)2 矿用电机车控制系统理论基础 (4)2.1 矿用电机车控制系统原理和结构 (4)2.1.1 矿用电机车控制系统原理 (4)2.3.2 矿用电机车控制系统结构 (4)2.2 矿用电机车控制系统算法 (6)（1）逻辑门限制控制 (6)（2）最优控制 (6)（3）模糊控制 (7)（4）PID 控制 (7)（5）滑模变结构控制 (7)2.3 本章小结 (7)3 微机矿用电机车控制系统的硬件设计 (8)3.1 中央处理单元的设计 (8)3.1.1 设计基本要求 (8)3.1.2 中央处理单元的组成 (8)3.1.3 传感器选取 (9)3.2 单片机选型 (9)3.3 电源设计 (9)图 3.2 系统电源设计 (10)3.4 信号采集电路 (10)3.4.1 轴重采集电路 (10)3.4.2 加速度采集电路 (12)3.5 电磁阀驱动电路 (12)（1）电压隔离功能。
(12)（2）信息传递功能 (12)3.6 硬件抗干扰电路 (13)1.滤波技术 (13)2.去耦电容 (13)3.接地技术 (14)3.7 合理的线路板布线工艺 (15)3.8 本章小结 (15)4 矿用电机车控制系统的软件设计 (16)5 实验 (28)6 结论与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (34)基于单片机的矿用电机车控制系统设计摘要本文介绍了我国和国外汽车发动机控制系统的历史、现状和发展趋势。
研究了发动机控制系统的工作原理、结构和工作过程，得到了一些物理量。
这些值可用于矿山机械的控制系统中。
本文讨论了矿用电机车控制系统的参数、优缺点以及IGBT常规设备的选择，在单片机C8051F110上。
基于单片机的矿用电机车控制系统设计
矿用电机车是矿山中常用的一种交通工具，用于运送矿工和矿产。
控制系统是矿用电机车的核心部分，其稳定性和可靠性对矿山生产的安全和效率具有重要影响。
本文将介绍基于单片机的矿用电机车控制系统设计。
一、系统概述本系统采用基于单片机的控制器，实现对电机车的速度、转向、制动等功能的控制。
控制器包括主控制板、驱动板、输入输出板等组成部分。
主控制板负责处理控制命令和反馈信号，驱动板负责控制电机车的电动机，输入输出板负责连接控制器和外部传感器、执行器等设备。
二、系统硬件设计1. 主控制板设计主控制板采用ATmega32单片机作为核心处理器，具有强大的运算能力和丰富的外设资源。
主控制板的主要功能是处理控制命令和反馈信号，实现对电机车的控制。
其具体功能模块包括：（1）电源模块：提供系统所需的稳定、可靠的电源。
（2）单片机模块：包括ATmega32单片机、晶振、复位电路等。
（3）通信模块：采用RS232串口通信，实现与上位机的数据交互。
（4）输入输出模块：包括按键、LED指示灯、蜂鸣器等。
2. 驱动板设计驱动板负责控制电机车的电动机，包括速度调节、转向控制、制动等功能。
驱动板采用L298N双路H桥驱动器，实现对电机车电动机的控制。
具体模块包括：（1）电源模块：提供系统所需的稳定、可靠的电源。
（2）L298N驱动模块：采用双路H桥驱动器L298N，实现对电机车电动机的控制。
（3）速度调节模块：通过PWM调节电机车电动机的电压，实现对电机车的速度控制。
（4）转向控制模块：通过控制电机车左右轮子的转速，实现对电机车的转向控制。
（5）制动模块：通过反向电磁阀控制电机车的制动器，实现对电机车的制动。
3. 输入输出板设计输入输出板负责连接控制器和外部传感器、执行器等设备，实现数据的输入和输出。
具体模块包括：（1）电源模块：提供系统所需的稳定、可靠的电源。
（2）输入模块：连接外部传感器，如速度传感器、转向传感器等，实现对电机车状态的检测和反馈。
电机车设计
60tb n= = 12.4 = 12次 T 其中，tb为电机车每班工作小时数，不运送人员时 取7h，运送人员取7.5h。本次计算取tb=7h。
2012-5-11
(3)每班运输货载所需列车次数：
k1k2 Ab 1.25 ×1.1×1470 nk = = =44.3=45 ZG 12 × 2 ×1.9
架线式电机车运输计算
09级采矿工程一班 赵武阳
题目与计算内容
1.题目 (1)年产量,B=100万吨/年,1号装车站B1=60万 吨/年,2号装车站B2=40万吨/年。 (2)运输距离,L1=1300m,L2=1500m。 (3)年工作日340天,两班制。 (4)矿石松散密度=1.9吨/立方米。 (5)线路平均坡度0.003。 (6)每班运输废石,材料及设备共6次。
n0 = nk + nr =45+6=51次
(6)工作电机车台数：
n0 51 N 0 = = =4.25台 n 12
(7)矿井电机总台数： 其中，Nb为备用和检修电机车台数，取Nb=25%N0大于 或等于1台。
2012-5-11
N = N 0 + N b =1.25N 0 =5.3=6台
总结
本设计参考了不少采矿设计手册上的参 数及计算方法，虽然整体效果还可以，但 还是有些参数（如，加速度、矿车容积、 列车休止时间等）的取值设计手册上没有， 仅靠自己选择，缺乏科学性；而且也缺乏 对比（如电机车（架线式、蓄电池式）、矿车（固定式、 底卸式、侧卸式）及不同型号之间的对比），无 法体现所做设计的经济合理性，与现实矿 山设备选型设计差别较大，我们还得努力 学习理论联系实际的本领。
2012-5-11
按拉动条件最小的计算矿车数
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第一章绪论煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是我们实现四个现代化的重要物质基础，但是我国煤炭工业的发展远不能适应整个国民经济发展的需求，为适应整个国民经济持续高速发展的需求，必须一更快的速度发展煤炭工业，然而，高速发展煤炭工业的出路在于机械化。
煤炭工业机械化是指采掘，支护，运输，提升机械化，而运输包括主要运输和辅助运输，电机车是主要运输设备的一种，我国电机车发展历史大致分为三个阶段：五十年代，仿制设计阶段，从无到有初步发展；六十年代，自行设计阶段；七十年代以后，标准化，系列化发展阶段，产品初步形成标准化，但是到了现代，我国生产的电机车远远不能满足生产能力不同的煤矿的需求。
第一节概述CTY8/6-PG 车是在老的架线车的基础上，采用了增加电机车的某些机械性能经过全面该进后设计发明出来的，是一种有效的矿山主要运输设备。
CTY8/6-PG 型电机车主要用于上山，下山，平巷等综采工作面备的搬迁。
可见，电机车的功用在煤矿行业，机械行业和国民经济中将具有不可忽视的地位。
（一）CTY8/6-PG主要特征，见表-1。
表—1 CTY8/6-PG主要特征（二）CTY8/6-PG技术特点，见表-2。
表-2 CTY8/6-PG技术特点第二章总体设计第一节设计总则1、煤矿生产，安全第一。
2、面向生产，力求实效，已满足用户最大的实际需求。
3、考虑到搬运为主要用途。
4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。
5、技术比较先进，并要求多用途。
第二节已知条件1、设计寿命：t=5000h2、总体质量：m=8T3、型号：蓄电池电机车第三节电机车的组成和结构一、电机车的外部结构图电机车的外部结构图如图-1所示：二、电机车的主要组成部分（一）机车的主要结构：1、车架2、弹簧系统3、轮对4、制动系统5、加砂系统6、电动机7、控制器8、照明灯9、信号灯10、蓄电池。
车架是由左右两侧肋板组成，两端由弹性缓冲器。
轮对轴承为圆锥滚柱轴承，两轮轴各装置单独电动机，由直齿直接带动。
其中，控制器装在驾驶室内，用以操作电机车，制动可采用电气制动或是机械制动，加砂系统可加在路轨上，增大路轨与车轮间的黏着系数以防止启动和加速度时车轮滑动，制动时可采用加砂系统来实现要求。
三、机械部分机械部分主要由车体、框架、走行部件、撒砂装置、司机室、弹簧装置及缓冲装置组成。
它将牵引电动机产生的机械能传递给走行部件，为本机提供牵引动力，即轮缘牵引力。
（一）车体框架车体框架简称车架，是由左侧板、右侧板，前、后端板和中间隔板成一体的框架式结构。
车架通过四组钢板弹簧或弹簧支撑与走行部件的轴承箱上，将车架与行走部件连接起来。
车架的前后端板上装有缓冲器，以减轻冲击和连挂矿车。
车架的前部安装司机室，并设有顶棚。
车架的后部或中部设有两条托架，电源装置座落在托架上，由四个插销连接固定。
（二）走行部件走行部分主要由减速箱、轮对、轴承箱、弹簧联轴器、联轴器、牵引电动机托架、弹性吊挂等组成。
减速器是由球墨铸铁制造。
箱体内装有大小锥齿轮和大小圆柱齿轮，分别用滚动轴承与箱体固定构成减速机构。
减速箱内齿轮均采用润滑油润滑。
轮对由轮轴轮芯、轮圈组成，轮对两端有轴承箱，轴承箱内装有圆锥滚子轴承，车轮的滚动圆直径为580mm，轮圈材质为轮箍钢制成。
EXDⅡ铭牌EXDⅡ图—1 电机车的外形结构机车制动装置采用机械制动。
制动时，司机按顺时针方向旋转手轮，通过丝杠、螺母带动横梁、拉杆及连杆，再带动左右制动闸瓦，可同时对两对轮对的内侧实行制动或缓解。
当制动闸瓦磨损后，可以调整螺钉调节弹簧片，使制动闸瓦和轮缘间保持2~3mm的间隙，并用调整螺钉调节弹簧片，使闸瓦工作面与轮缘踏面间保持间隙均匀，保证制动效果。
其结构如图-2所示：图—2 机车制动装置（三）撒沙装置各车型撒砂装置均采用摇摆震动落砂原理，两组砂箱分别布置在两组轮对的外侧，在机车运行时，可随时操纵撒砂手柄或脚踏板进行撒砂。
撒砂装置所用的砂子应经筛选、烘干方可使用。
撒砂的作用是为了增大机车的粘着力，以保证机车的正常运行。
如图-3所示：加砂系统有两个操作手柄，安装在驾驶室内，上手柄操作前部加砂器，后手柄操作后加砂器，两手柄均由弹簧的弹力来恢复至原来的位置，当拉动一个手柄的手柄臂，将拉杆向左端拉伸，于是摇臂杆上提锥体，与砂底之间打开一缝隙可以使砂子从中落于导轨上，为了保证加砂系统的动作，加砂容器内必须装粒度不大于1mm的沙砾。
图—3 撒砂系统（四）司机室车棚与车架前端部件构成司机室。
车棚由薄钢板焊接而成，可以防止雨水，落岩等，可以保护司机的人身安全。
前端开有瞭望窗，右上角装有照明灯，后部为敞开式。
司机室内设有司机控制器、制动手轮、撒砂手柄、蓄电池过放电容指示计、灯开关等。
（五）弹簧装置弹簧装置由四组钢板弹簧组成。
钢板弹簧分别悬挂在车架左右侧板上，支撑在对轴承箱上，主要起减震和缓冲作用。
（六）缓冲器缓冲器安装在车架的前后端板上，主要起缓冲作用，以减轻对机车与矿车之间的冲击，并起到连挂矿车的作用。
缓冲器外壳由铸钢材料组成，内部装有圆柱弹簧，用两个挡销与弹簧纵板组成缓冲器。
第四节选用电动机应考虑的主要问题一、选用电动机应考虑的问题1、根据负载性质和生产工艺对电动机启动、制动、反转、调速等要求选择电动机的类型。
2、根据负载的转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求来考虑电动机的升温限制、过载能力、启动转矩，选择电动机的功率并确定冷却方式。
所选电动机功率应有余量。
负荷率一般确定取0.8~0.9。
过大备用功率会使电动机的功率降低，对感应电动机最大转矩的校验强度的机械造价提高。
3、根据适用场合环境条件，如温度、湿度、灰尘、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构形式。
4、根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类别。
5、根据生产机械的最高转速和对电机调速系统的过渡性能要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。
除此之外，选择电动机必须符合节能的要求，考虑运行的可靠性设备的供货情况、备品条件的通用性、安装检修的难易度、以及产品的价格建设费用、运行和维护费用和生产过程中前后期电动机的功率等各种因素。
二、对电动机的用途的选择对于石油、化工、煤矿等有爆炸性危险场合所选用的电动机多采用隔爆电机，其隔爆电动机可分为：防爆安全型（A）防爆型（B）和防爆充气型（F）等，其矿用的可在前面加“K”字样，也可不加。
防爆电动机可采用YB系列。
YB系列的隔爆三相异步电动机的使用和维护要点：1、安装前首先对隔爆电动机的防爆类型，防爆级别是否符合使用场合的要求，转子堵住时间是否与保护继电器的性能相适应，2、进线装置应保证电机电缆引入口可靠密封，电缆不得松动，电动机本体及其接线盒必须可靠接地。
3、防爆安全型电动机要经常检测气隙。
4、防爆型电动机在安装时，应检测所有的外壳紧固件是否齐全，外壳是否有裂纹及其他缺陷。
5、隔爆型电动机在维修时，要注意外壳部件上的防爆接触面不得有损伤和腐蚀。
如发现损伤，须按《防爆规程》中的规定进行修补，防爆面不得涂油漆，只允许涂薄层的防锈油脂。
三、对电动机的转速选择电动机的额定转速是根据生产机械的要求而定的，在确定电动机的额定转速时，必须考虑机械减速机构的传动比两者相互配合，经过技术‘经济全面的比较才能确定，通常电动机转速不低于500r/min因为当功率一定时，电动机的转速越低，尺寸愈大，价格愈高，而且效率也比较低，如选用高速电动机，势必加大机械传动比，致使机械部分复杂起来。
要求快速频繁启动，制动的机械，通常使电动机的转动惯量与额定转速的乘积为最小值时，能获得启动、制动最快的选择，在空载（负载很小时）可以启动、制动时，达到快速制动的目的。
四、YB系列电动机的结构YB系列的电动机外壳端盖、接线盒座、接线盒盖等零件组成外部防爆外壳。
选用高强度铸铁制造。
对煤矿井下固定设备用的电动机采用HT25-47牌号铸铁，工厂用电动机采用HT20-40牌号铸铁。
电动机各零部件的隔爆面长度间符合隔爆要求。
YB系列电动机的接线盒具有良好的防爆特性，空腔较大，便于接线，接线盒的外壳防护等级为Ip54，进线方式为橡套电缆和铜管布线两种，接线盒与接线头之间增加一个连通节。
检修时，避免卸下密封圈，以防因经常拆卸二变形或失去弹性，保障隔爆性能。
YB系列电动机按照GB3836.1-83《爆炸环境用防爆电气设备、隔爆性电气设备》以及IEC79-(1971)《电气设备隔爆外壳结构和试验》规定制成。
隔爆型电动机除了有关防爆特殊性要求等规定外，电动机功率与机座号机同步转速的对应关系安装尺寸、冷却方式、安装结构及主要性能指标均与Y系列（Ip44）相同第五节牵引电动机的计算关于牵引力的计算对与车轮与钢轨之间出现了粘着现象，二者之间的摩擦力称为粘着力，这样的摩擦系数称为粘着系数。
电动机的粘着系数等于达到极限粘着力时电动机产生的最大牵引力或制动力与电动机在全部主动轮轴或是制动轴的垂直正压力之比。
表-3 计算粘着系数考虑全部主动轮，那么受粘着条件限制的电动机的牵引力F≤粘度系数⨯粘着质量=1000gpμ=1000⨯9.8⨯8⨯0.25式中：P——电动机的粘着质量tg——重力加速度N/Kgμ——粘度系数二、粘着力与电机车的制动力机械制动装置在矿用电机车上是必不可少的部分，且为闸瓦式的制动装置，在实行制动之前必须首先切断电源。
在制动闸瓦压在车轮轮圈时，在闸瓦和轮圈之间产生的摩擦力f=μN式中：μ——闸瓦和轮圈之间的摩擦系数；N——闸瓦对轮圈产生的正压力。
摩擦力对于车轮说虽是外力。
转矩M=fR可以阻止车轮的转动，但对于制动装置和车轮一样属于电机车的一部分，所以对电机车人属于内力，它并不能直接起到阻止的作用，也就是摩擦力必须借助外力才能产生。
假如钢轨与车轮与钢轨之间无摩擦力存在。
那么，只要用闸瓦稍加制动，轮轴的旋转惯性就会消失，车轮停止旋转而与闸瓦一起随机车整体沿钢轨一起滑动。
但是，实际上由于制动车轮的垂直压力N引起了车轮与钢轨之间的摩擦力的产生，对制动车轮讲就是钢轨作用于轮轴圈的切向力F，其方向与电机车的运行方向相反。
F和f对车轮讲都是外力，且在车轮打滑之前，两者大小相等。
当f增大时F也增大。
但是F得增大受到粘着条件的限制，即F最大等于粘着力。
F≤粘度系数⨯粘着质量=1000gpμ=1000⨯9.8⨯8⨯0.27=21.168KN式中：P——电动机的粘着质量tg——重力加速度N/Knμ——粘度系数如果制动力超过了粘着力时，粘着条件被破坏，车轮停止转动而溜滑这种现象就叫做“闸死”。
产生“闸死”使得电机车的制动效果大大降低，因为这是决定电机车的制动力不是粘着力而是滑动摩擦力，显然滑动摩擦力大大小于粘着力，此外，当轮被“闸死”时，使得车轮轮圈的磨损不均匀，严重时会使电机车在运行过程中产生冲击，所以，实施机械制动时应尽量避免产生“闸死”现象的发生。