卷缆装置是电动铲运机上十分关键的部件,设计不好就会使电缆在地下拖曳而破损,不仅会使生产费用增加,而且影响作业安全。本课题是电动铲运机研制开发横向科研项目的后续研究,主要就如何提高电动铲运机卷缆装置的工作性能进行了重点研究。 本论文综合分析了传统型(机械式、液压式和电力式)卷缆装置的工作原理、控制策略及工作性能,在分析、综合的基础上,提出了卷缆装置的新型数控策略,自主开发了卷缆装置的新型控制方案。 在新型数控方案的实施中,针对电动铲运机工作的前进和后退工况,对电缆卷筒进行了动力学研究,通过对电动机电枢电流和电缆卷筒角加速度的直接实测,依据各工况下电缆卷筒的平衡方程,间接地得到各工况下的电缆张力在电缆卷筒轴上产生的动态转矩值。进而通过所设计的控制系统,控制电动机的电枢电压和电磁制动器的动作,调节卷缆、放缆的速度,实现工作过程中铲运机行走机构与卷缆装置的速度同步。由于该同步数控系统比传统控制方法响应速度快,调节迅速,因此该数控卷缆装置的同步性能比传统型控制方法得到较大的改善。另外,由于同步性能的提高,也避免了工作过程中断缆、松卷、甩缆的现象,提高了设备的安全性能。 本论文根据上述控制方案和工作原理,以CYE-2型电动铲运机为研究对象,采用模块化程序设计方法,自主设计开发了以单片机为控制器的同步控制系统。通过数控卷缆装置的模拟实验研究,验证了电动铲运机数控卷缆装置控制策略的正确性。