螺栓扳手測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著我國(guó)鐵路提速線路的進(jìn)一步完善，尤其是客運(yùn)專(zhuān)線、高速鐵路的發(fā)展，對(duì)線路的質(zhì)量提出更嚴(yán)格的要求。論文對(duì)目前線路上松緊螺栓工作現(xiàn)狀的進(jìn)行了深入調(diào)研，在廣泛參考國(guó)內(nèi)外螺栓松緊技術(shù)發(fā)展，借鑒其他行業(yè)螺栓松緊自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用電液比例控制及嵌入式技術(shù)，融合智能儀表思想，提出了一種新型螺栓扳手的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙頭螺栓智能化松緊動(dòng)作，并對(duì)所擰緊扭矩進(jìn)行精確調(diào)整，實(shí)時(shí)顯示扭矩、狀態(tài)等信息。該液壓螺栓扳手的研制成功，極大地提高線路維修作業(yè)效率，

2、降低操作勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鐵道線路鋼軌扣件和鋼軌連接螺母的聯(lián)結(jié)質(zhì)量，以適應(yīng)我國(guó)鐵路的高速發(fā)展的需求。 螺栓扳手的測(cè)控系統(tǒng)采用了電液比例閥控馬達(dá)技術(shù)，扭矩通過(guò)扭矩傳感器直接測(cè)量，并進(jìn)行負(fù)反饋的閉環(huán)控制，采用了以16位單片機(jī)MSP430F1611為核心的測(cè)控硬件系統(tǒng)，軟件采用基于μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，數(shù)字PID控制器調(diào)節(jié)扭矩控制算法實(shí)現(xiàn)扭矩的精確控制。論文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作： 首先介紹了螺栓扳手的研究背

3、景，回顧了軌枕用螺栓扳手的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，指出了目前螺栓扳手存在的問(wèn)題，指明了論文研究的方向；同時(shí)對(duì)本設(shè)計(jì)所采用的嵌入式技術(shù)以及智能儀表技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的探討，并由此明確了本論文的主要內(nèi)容、目的及研究工作。 其次，對(duì)螺栓扳手的測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與建模分析。通過(guò)螺栓扳手的設(shè)計(jì)目標(biāo)的分析，對(duì)其進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，提出了螺栓扳手的結(jié)構(gòu)與工作原理。對(duì)其測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的需求分析，設(shè)計(jì)了電液比例閥控馬達(dá)扭矩控制系統(tǒng)，選用了扭矩傳感器

4、，并對(duì)控制系統(tǒng)工作原理及各組成部分進(jìn)行了詳細(xì)分析，建立并分析了閥控馬達(dá)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定了數(shù)字PID控制器控制調(diào)節(jié)方法。由此，分析設(shè)計(jì)了測(cè)控系統(tǒng)的硬件和軟件總體方案，通過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析選擇了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)并進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)。 再次，對(duì)螺栓扳手的硬件、軟件分別進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。綜合考慮系統(tǒng)需求、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、接口方便性等因素，為測(cè)控系統(tǒng)選擇了具體的電子元器件，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的各部分功能電路進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)

5、計(jì)，包括CPU功能電路、傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、電液比例閥驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)接口電路、電源電路、及輔助調(diào)試電路等，并在此過(guò)程中論證了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度、考慮并分析了系統(tǒng)抗干擾性；對(duì)于測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，介紹了MSP430的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和測(cè)控系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)；對(duì)μC/OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在MSP430F1611上的進(jìn)行了移植，并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行具體的分層設(shè)計(jì)，以及確定了數(shù)字PID控制器的參數(shù)。