自动罐帘门设计说明书

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1 绪论

1.1 导言

罐笼是矿山立井中广泛使用的一种重要的运输设备，它主要的作用是对人和物料的提升，其运行状况正常与否直接影响生产的效率和安全。《煤矿安全规程》04版(以下简称《规程》)规定：专为升降人员和升降人员与物料的罐笼(包括有乘人间的箕斗)，进出口必须装设罐门或罐帘，高度不得小于1.2 m，罐门或罐帘下部边缘至罐的底部的距离不得超过250 mm，帘横杆的间距不得大于200 mm ，罐门不得外开。

1.2 对当前几种型式罐帘门的比较分析

根据《规程》规定，目前国内专为升降人员和升降人员与物料的罐笼的罐门或罐帘(以下统称为罐帘门)，有下列类型：

(1)左右两侧靠竖杆定位、靠人工托起、靠重力下滑的上下滑动式栅栏门适用于升降人员和升降人员与物料的罐笼。

此种栅栏门的优点是适用范围广。常规设计中采用圆钢两端弯成圆环作横杆，横杆之间用金属链连接限制横杆间距，左右两则用圆钢作罐帘限位升降移动导杆，用罐帘吊钩将打开的罐帘吊起固定，设计简单，便于加工制造和维修。

它的缺点是在打开罐帘时，需让横杆两端平行上移，否则阻力增大，难以开启到位。为保证罐帘有足够的强度，使罐笼在最大额定乘载人员情况下，因外力作用突然倾斜时，乘罐人员不会因罐帘强度不足而出罐坠井，因而罐帘横杆通常采用直径18mm以上的圆钢或外径20mm以上的钢管制造，一个1吨标准罐笼的罐帘约重3千克，罐笼越宽，罐帘越重，打开罐帘门的操作越困难，通常需二人配合操作才能打开。把钩工当班期间需频繁操作罐帘门，劳动强度大，易疲劳。另外横杆连接链易磨损，故障率较高。

(2)绕固定转轴限位旋转的双扇内开水平转动式栅栏门。它适用于升降人员和加宽型的升降人员与物料的罐笼。

它的优点是常规设计中采用角钢或钢管、带钢焊接，强度大，安全系数较大，开门省力，把钩工操作劳动强度低，易操作。

它的缺点是在开栅栏门时需占用罐笼内较大的有效空间，对标准罐笼而言，采用此安全门只能作升降人员，不能兼用升降标准矿车，因而降低罐笼

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的使用效率。

(3)上下两端限位，只能沿水平方向左右移动的水平拉动式栅栏门。仅适用于单纯升降人员的罐笼。

它的优点是常规设计中，采用圆钢和金属链环连接制造，设计简单，便于操作，把钩工劳动强度低，罐笼门不占有罐笼内的有效乘人空间。

它的缺点是在罐笼端头部装有罐帘限位移动横杆，因此不能进出升降矿车。另外还有沿上部转轴转动的上开式等其它不常见形式。

1.3 总结以前设计的几种罐帘门的门型

1.3.1 轻型无极绳式罐笼栅栏门 1)设计中应解决的关键问题

(1)罐帘门的横杆及连接绳或链环材质密度大，强度低，开启操作费力，故障率高，安全可靠性差。

(2)开关罐帘门时横杆在上下运行过程中两端位移量不同，摩擦阻力大，动作不灵活。

2)系统运行原理

如图1-1所示，当帘子下端横杆任意部位受向上的作用力时，以左端受力为例，动作过程如下：力F作用于横杆左端—横杆左端上移—与横杆左端固定的无极绳带动滑轮Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ顺时针旋转—与横杆右端固定的无极绳带动横杆右端与左端同步上移—横杆右端下部无极绳上移—带动滑轮I、V、Ⅵ逆时针旋转—系统实现同步运行。

图1-1 轻型无极绳式罐笼栅栏门

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由上述分析可知，该罐帘门下部横杆任意点受力，整个罐帘门都会左右平衡同步上移或下落．从而避免了左右两边运行不同步把钩工打开帘子困难问题的发生。

它的优点是适用于升降人员和升降人员与物料的各种罐笼，且不占用罐内有效承载空间；罐帘底部横杆两端固定在无极绳上，在任意横杆的任何部位施加向上或向下的作用力时，都能确保罐帘横杆两端沿上下垂直方向同步上下运行，运行阻力极小；罐帘横杆采用密度小、抗弯曲性能好且弹性大的新型MC尼龙棒制造，横杆连接的无极绳采用柔韧性好、伸长系数低的高强度尼龙绳或耐腐蚀、高强度、柔韧性好的钢丝绳。因此整个罐帘门强度高，质量轻(与原有尺寸的钢制栅栏门相比仅为原质量的3／10)，耐腐蚀，耐磨损，操作灵活方便，故障维修率低

它的缺点是设计较复杂，与尺寸、强度相同的钢制栅栏门相比，造价较高。

1.3.2 半自动弹簧储能式罐帘门

图1-2 半自动弹簧储能式罐帘门

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半自动弹簧储能式罐帘门门型如图1-2所示：

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1）研制原因

（1） 以前使用的罐帘门是栅栏式罐帘门，靠罐帘门的重力下放，罐帘门两侧以钢丝绳作导轨，把工开启罐帘门时很费力，增加了把钩工的劳动强度。

（2） 把钩工在用力开启罐帘门时，经常会因用力过猛而掉安全帽，不利于把钩工的安全。

（3） 上下井的乘罐人员经常在罐笼还未停稳的情况下，就先开启罐帘门做下罐笼的准备；还有个别人员在罐笼运行中就开启罐帘门，不利于乘罐人员的安全。

（4） 罐笼运行过程中，突然制动，罐帘门容易弹起，不利于乘罐人员和运送物料的安全，对井筒设备的安全不利。

2）半自动罐帘门的研制原理及制作

（1） 半自动罐帘门的研制原理半自动罐帘门的是利用弹簧储存能量的原理而制作的，罐帘门在人工关闭时，轻轻下拉即可，并靠弹簧储存能量的原理储存能量；罐帘门打开时，依靠弹簧储存的能量，自动开启。 （2）半自动罐帘门的组成半自动罐帘门主要有四部分组成： a、罐帘门。由横杆、纵链和轴承组成。横杆和纵链组成可伸缩的罐帘门，轴承使罐帘门开启、关闭灵活。

b、弹簧。储存能量，使关闭的罐帘门在打开闭锁时，依靠弹簧储存的能量，自动开启罐帘门。

c、导轨。固定关闭时的罐帘门，同时用于罐帘门开启、关闭时的导向。 d、闭锁装置。用于关闭罐帘门时闭锁，防止罐笼在运行中自动开启。 1.3.3 涡卷式罐帘门

蜗卷式罐帘门是近几年研制成功的一种罐帘门，它的门型如图1-3所示，这套系统在关门时，向下轻拉罐门横杆组，横杆组在重力作用下牵引钢丝绳，通过卷辊迫使涡卷弹簧储能。门关好后，有相应机构将罐门紧固，方便可靠。开门时，涡卷弹簧释放能量拉动横杆组上提．情况也一样，因而开门、关门时都很省力。此外，罐笼下大设备时，一般只需将横杆组全部推往水平段导轨即可，操作方便。 涡卷罐帘门比较适合单、双层双车罐笼使用。对于在投入罐笼的使用罐帘门。应根据罐笼的特点设计相应的安装方式，并考虑安装后对罐笼自身的影响，如增加了罐笼的质量等。涡卷罐帘门安全、可靠、开启轻便，且下大设备时不需拆卸，有一定实用价值和推广价值。

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图1-3 蜗卷式罐帘门

1.4 适用于升降人员与物料的各种罐笼的罐帘门的设计原则:

1） 罐帘门适用于升降人员与物料的各种形式罐笼，并能满足最大额定乘载

人员情况下的安全需要。

2） 罐帘门不占用罐内有效乘载空间。

3） 罐帘门的开关动作灵活、安全、可靠，操作方便省力，维修量小，把工

人劳动强度低，有利于矿井提升的安全、高效进行。

1.5设计中应解决的问题：

1) 帘门的横杆及连接绳或链环材质密度大、强度低、启操作费力、故障率高、安全可靠性差。 2) 开关罐帘门时横杆在上下运行过程中，两端位移量不同，摩擦阻力大、动作不灵活。

3) 以电机带动减速器作为开关罐帘门的动力源，采用蓄电池供电。 4) 利用单片机、动芯片、接近开关等电子元件组成的控制系统控制电机的动作状态，从而使罐帘门开启和关闭,实现竖井提升中罐帘门的自动控制。

1.6 设计中应该考虑的问题

煤矿井下得环境特点及对矿用电气设备的要求很严格。煤矿井下得空气中含有沼气和煤尘，在一定的条件下可以被点燃燃烧甚至发生爆炸，所以矿用电气设备必须具有防爆性能。由于环境恶劣，井下供电系统及设备容易发生漏电、人身触电、短路、过负荷、点火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以必须采用各种预防措施和设置必要得保护装置，以防止各种电气事故得

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发生。一但发生电气事故，保护装置应迅速切断故障部分的电源，防止事故得扩大和恶化，这样才能确保人员、矿井和设备得安全。安全用电是保证矿井安全生产得关键之一。井下环境条件恶劣，容易发生各种电器事故，需要采取各种预防措施和设置必要得保护装置，才能提高矿井生产得安全水平；矿井下最重要的电气保护是漏电保护、保护接地和过流保护，即井下三大保护。

立井使用罐笼提升时，井口、井底和中间运输巷的安全门必须与罐位和提升信号联锁；罐笼到位并发出停车信号后安全门才能打开；安全门未关闭，只能发出调平和换层信号，但发不出开车信号；安全门关闭后才能发出开车信号；发出开车信号，安全门打不开。井、井底和中间运输巷都应设置摇台，并与罐笼停止位置、阻车器和提升信号系统联锁；罐笼未到位，放不下摇台，打不开阻车器；摇台未抬起，阻车器未关闭，发不出开车信号。立井井口和井底使用罐座时，必须对罐座设置闭锁装置，罐座未打开，发不出开车信号。升降人员时，严禁使用罐座。

在煤矿立井提升过程中环境的复杂性。考虑如下:竖井罐道中所用的电动机必须要考虑防爆；在罐道中空气相对湿度大，要考虑电动机控制系统的密封抗湿度能力；在罐道口来自各方面的干扰非常多，要考虑控制系统的抗干扰能力；在矿井生产过程考虑到矿工的素质的原因，尽量避免罐帘门的传动和控制机构暴露在外面；不要占用罐笼内较大的有效空间，且下大设备时不需拆卸的帘门机构。

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2 自动罐帘门门型部分的分析及初步设计

立井罐笼的罐门结构形式多种多样，但使用效果普遍不够理想，以目前使用最多、向上开启的帘式罐门为例，其结构虽简单，但比较笨重，横杆易变形，罐久开启也不灵活，“卡死”现象时有发生。尤其是宽罐笼，罐笼宽度大，罐门横扦长，稍有变形罐门就难以打开，所以有些矿井将帘式罐门的立柱改为柔性钢丝绳立柱．但安全性、可靠性又降低了。另外，罐笼下大设备时还需将罐门拆掉，影响了生产效率。

因此通过综合考虑煤矿现场操作的一些成熟的经验，经过自己这些天来的对煤矿现场工作情况了解以及多种罐帘门型的深入研究，自行设计了一种门型和传动部分，在门型、机械传动的设计参考了早期一些门型设计，并把把其中的一些成熟的机构保留了下来，在此基础上又增加了自己的创新想法。在门型的设计中增加了许多零部件，详细情况如表2-1所示，新型罐笼门的门型如图1—1所示；

表2-1 门的零件及控制元件组成： 安装零件、部件 滑轮 从动调整滑轮 左右螺旋扣 轴承、弹簧、螺栓 角钢、螺栓 新型MC尼龙棒 不锈钢绳 电动机 蓄电池 滑道 作 用 传递动力、 改变力的传递方向 张紧无极绳 1.杆的左右端平； 2.无极绳的松紧度； 使主动杆更好的动作 使从动杆更好的动作 作罐帘门横杠 悬挂罐帘门、 传递动力 驱动传动系统 为整个系统提供电源 倒向、承受门力

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备 注 六个从动定滑轮； 一个主动滑轮； 安装在防水棚上； 装在无极绳上； 装在主动长棒上； 装在主动短棒上； 四个从动短棒； 一个主动长棒； 1.悬挂绳； 2.无极绳传动； 安装在防水棚上 安装在防水棚上 安装在罐笼门两侧的门框上 中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计（论文）

图2-1 自动罐帘门的门型

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3 对帘门机械传动部分的设计与计算及强度校核

这部分是罐帘门的传动部分和整个门承受力的主要部分，该结构包括滑轮、滑道、钢丝绳、主动杆、从动杆、滑道固定螺栓、轴承、导向角钢、螺钉。罐帘门的上升和下降是由电动机带动减速器，通过主动滑轮由钢丝绳把力传递到主动杆上，使罐帘门进行上升及下降。在此传动系统中滑轮是改变力的传递方向的。

3.1杆的强度校核：

3.1.1主动杆的强度校核

罐帘门的主动横杆采用新型MC尼龙棒，它的优点罐帘横杆采用密度小、抗弯曲性能好且弹性大。因此整个罐帘门强度高，质量轻(与原有尺寸的钢制栅栏门相比仅为原质量的3／10)，耐腐蚀，耐磨损，操作灵活方便，故障维修率低；它的缺点是设计较复杂，与尺寸、强度相同的钢制栅栏门相比较大，造价较高。从主动杆的形状看截面是椭圆形，一是为了美观，二是因为它是椭圆形没有太大的棱角不会伤到工人。当有巨大的力冲击时是横杆先弯曲再，因为强度不如滑道的大不会对滑到造成太大的影响。罐帘门主动杆的形状如图3—1所示：

图3-1 罐帘门主动杆

当有人撞击门帘时对横杆的校核：假定撞击力为2kN，撞击力作用在杆的中心位置，因为作用在中心位置时比其他位置弯矩较大。 主动横杆的受力如下图所示：

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由于横杆上的载荷和支反力对跨度中心点对称，RA?RB?P?1kN在截2面C左侧的外力只有RA，且RA在截面C上引起的剪力是正的，故截面C上的剪力为Q?RA?1kN。在跨度中点截面C左侧的外力有RA，且RA引起的弯矩为正，数值为RA?0.6，故截面C上的弯矩为：

MA?RA?0.6?1000?0.6?600N?m

在有人撞击帘门情况下的弯矩近似图为：

最大弯矩在跨度中点，且MA?600N?m。

主动横杆的截面是一个椭圆形，在计算时为了方便计算把它看成是长方形，因为它它只是一个帘门杆，它的尺寸大小对整个系统的精度影响不大只要有足够的强度就可以了，基本的尺寸为长轴长为d=60mm，短轴长为a=40mm， 那么由于是按照长方形的形状计算抗弯截面系数，选取椭圆截面的最大长方形实体尺寸，长为c=45mm，宽为d=30mm； 主动横杆的抗弯截面系数为：

bh230?10?3?452?10?6W???0.01?10?3

66于是有

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?max?

MmaxW600? 0.01?10?3?60?106Pa?60MPa通过对横杆的计算校合，尼龙66的弯曲强度为98～107MPa抗弯强度完全符设计要求。那么横杆所能承受的最大弯矩是：

M?W??MAX?0.01?10?3?107?106 ?1070N?m 通过对横杆的计算校合，尼龙66的弯曲强度为98～107MPa抗弯强度完全符设计要求。那么横杆所能承受的最大弯矩是：

M?W??MAX?0.01?10?3?107?106 ?1070N?mRmax?Pmax2?Rmax?Mmax1070?0.60.6?1780N?m

?Pmax?2Rmax?2?1780?3560N?m由计算可知横杆在承受最大的力为3560N?m 3.1.2 从动杆及两端的角钢

罐帘门的从动横杆采用新型MC尼龙棒，主要是为了降低罐帘门的重量，既减少电动机的负载，降低电动机所消耗的功率，因为在罐笼上没有外部电源为罐帘门的驱动电机供电，只能采用蓄电池为其供电，因此从节电的角度考虑罐帘门的横杆应该尽量减少从动横杆的质量，从动横杆的上升是由主动横杆的推力上升的，从动横杆上装有悬挂钢丝绳的夹紧装置、导向角钢、传动钢丝绳的滑套和固定螺钉。

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图3—2 罐帘门从动杆

装在从动横杆上的导向角钢，其作用：1.是起从动杆滑动倒向作用；2.减少滑道对尼龙棒的磨损；

图3—3 导向角钢

3.1.3 门帘杆的总重量的计算 尼龙棒的总质量，由于罐帘门的截面形状是椭圆切去了上表面，是一个不规则的图形，那么为了简化计算，把横杆看成是一个圆形截面的杆，圆的直径是外接圆的直径，直径为d=60mm，计算它的最大重量，因为这样计算可以为后面的电动机、减速机构的计算下余量，这样会使传动系统的计算更能满足要求。尼龙的参数见表3.1

(d)2mni??l?n??ni2(0.06)2??1.5?5?1.14

2?7.66Kg 12

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N?mni?g

?7.66?10 ?76.6N故帘门的总重量为76.6N，重量很轻。

表3-1尼龙的机械性能参数表

常用工程材料的性能及应用（摘自HG 2349—1992）

3.2 无极绳及联结件的选择

3.2.1 钢丝绳夹：

由钢丝绳直径为d2?5mm；

图3—4钢丝绳夹

由于d2?5mm?19mm，故需要三个绳夹，其间距A?6d1?6?5?30mm； 假定帘门系统所承受的总重量是500N（包括帘门杆、悬挂钢丝绳、轴承、螺栓、垫片、弹簧），无极绳用的是不锈钢丝绳，其直径为d1?5mm，最小破

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断力为21kN，若不考虑其他因素的影响，钢丝绳由足够的强度。

表3-2 不锈钢钢丝绳的力学性能

3.2.2无极绳钢丝绳得最大伸长量得计算：

由设计图纸可知钢丝绳，罐帘门升降的极限距离是1.8m，罐笼的门宽是1.0m，钢丝绳的全长大约为1.8?2?1.2?4?1?6.2m，钢丝绳得强度模量为E=-186～206 取E?200Gp。 则：

?l??N1l1EA1(3000?500)?6.2

(5)29?6200?10??3.14?102?2.76mm3.2.3悬挂钢丝绳的选择：

钢丝绳直径为d2=4mm，最小破断力为13.9kN，双排。因为帘门横杆的总重量为76.6N，而钢丝绳的最小破断力远大于帘门的总重量，故完全满足使用要求。

3.2.4 滑轮的选型：

滑轮安装在滑道中它的主要作用是改变力的传递方向，在在此罐帘门的传动系统中，使用了6个定滑轮和一个预紧力调节滑轮和一个主动滑轮，它是力传动的主要部件。滑轮的形状如图所示和尺寸参考下表3—3

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图3—6 滑轮的形状参数

钢丝绳直径d1?5mm:

表3-3滑轮的形状和尺寸参数 项目 基本尺寸（R）/mm尺寸 基本尺寸（R）/mm极限偏差|1级 基本尺寸（R）/mm极限偏差|2级 基本尺寸（H）/mm 基本尺寸（B1）/mm 基本尺寸（E1）/mm 基本尺寸（C）/mm 参考尺寸（R1）/mm 参考尺寸（R2）/mm 参考尺寸（R3）/mm 参考尺寸（R4）/mm 参考尺寸（M）/mm 参考尺寸（N）/mm 基本尺寸（参考尺寸） 3.3 (+0.1,0) (+0.2,0) 12.5 22 15 0.5 7 5 1.5 2.0 4 0 参考尺寸（S）/mm 6 3.2.5 钢丝绳与滑轮的摩擦力的计算：

查表3-4可知铸铁滑轮与钢丝绳的摩擦系数为?=0.10～0.15，单位线长度的许用压力为[q]=100--150，假定预紧力为1000N，f=0.1，??3?。

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efa?1Fec?2F0fa

e?1Fec——最大有效拉力； F0——预紧力；

； e ——自然对数的底（e=2.718??）

f ——带与带轮间的摩擦系数； a——带在带轮上的包角，rad 。

由上式可知增大预紧力F0、包角a和摩擦系数f都可以提高带的传动能力，但是预紧力不能过大，否则会加倍带的磨损导致带过快的松弛，缩短带的寿命。

efa?1Fec?2F0fae?1e0.1?3?3.14?1?2000?0.1?3?3.14

e?1?878N最大有效拉力完全满足使用要求，故确定的预紧力初定为1000N。无级绳允许的最大的正压力为：

Fmax?[q]?3.14?d?120?3.14?10，故全满足设计要求 ?3.768kN表3-4各材料之间摩擦系数表

3.3滑道的强度校核

滑道的作用主要是起承载杆力和倒向作用。正常情况下，角钢、轴承对

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其的摩擦力和倒向力产生的力是很微小的，现在为了方便计算先忽略不计。在有人挤压横杆时，这时横杆对滑道产生的压力，这个压力可以对外滑道造成一些较大的影响。滑道的材料选择许用应力为????80MPa的碳钢，由于碳钢的抗拉、抗压强度相等的材料，只要只要绝对值大于正应力不超过许用应力即可。由以上的计算可知，人对杆的推力可以达到1kN，若把忽略的微小因素假定为1kN，那么横杆对滑道的推力为P 4?1kN?1kN(忽略量)?2kN。 为了方便计算此滑道可以简单的看作一个受均布力作用的简支梁，均布力为q?1kN/m，可以看出在该梁的中心的弯矩最大，故将均布力集中在C点进行计算，集中力为NC?2kN 滑道的受力图：

NC?1kN 2在截面C左侧的外力有NA和均布力q，且在截面C上引起的剪力是正的。

故支反力为 NA?NB?故截面C上的剪力为Q?NA?1kN在跨度中点截面C左侧的外力有集中力NA和一部分均布载荷，NA引起的弯矩为正，且数值为。截面C左侧的一部

0.9分均布载荷引起的弯矩为负，数值为q?0.9?。故截面C上的弯矩为：

2M?NA?0.9?q?0.9?0.920.9 ?1?0.9?1?0.9?2?0.55kN?m滑道的力矩图为：

型钢的截面抗弯截面系数：

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H=80mm、h=50mm、B=40mm、b=22mm；

BH3?bh3W?6H40?803?22?503?

6?80?36937.5mm3于是有

M550?max?max??15MPa????

W36937.5通过对滑道的强度进行计算，滑道的强度完全符合设计要求。

3.4 受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计

滑道与罐笼的固定连接，是由六个螺栓进行连接，那么这六个螺栓承受着全部的水平方向的拉力和垂直方向的剪切应力，因此要对螺栓的轴向的抗拉强度和剪切应力进行校核计算。 选择GB 5782-86-M30?85型螺栓

d=M30、公称长度l=85、性能等级为8.8级、表面氧化、A级的六角头螺栓：

????213MPa，残余预紧力系数

强度校核计算公式：

??

K = 1.6相对刚度、λ = 0.25

1.3F0?4?d?d21????

1.3F0?4???由上式得螺栓设计计算公式：

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d?1.3F0?4????1.3?78?4?26.211mm

?213许用应力计算公式：

????总载荷计算公式：

?sSs?640?213.33 3??30?48?78kN F0?FC?Fp预紧力计算公式：

???1???Fc?48?(1?0.25)?30?70.5kN Fp?Fp残余预紧力计算公式：

??KFc?1.6?30=48kN Fp通过对螺栓的校合计算，螺栓的强度完全满足要求

式中：Fc——轴向载荷，N；F0——螺栓所受轴向总载荷，N；Fp?——残余预紧力，N；d1——螺栓小径，mm，查表获得；K——残余预紧力系数，可按表3-5选取；?——相对刚度，可按表3-6选取。?S——螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；Ss——安全系数，查表3-7。

表3-5 受轴向力紧螺栓所须残余预紧力系数K 工作情况 K 垫片材料 λ 一般连接 0.20.6 变载荷 0.6?1.0 冲击 1.0?1.5 铜皮石棉 0.8 动载荷 2?1.3 2.5 10?6.5 7.5?5 6.5 5 6.5?10 6?7.5 压力容器或重要连接 1.5?1.8 橡胶 0.9 表3-6 螺栓连接的相对刚度λ 金属（或无垫片） 0.2?0.3 静载荷 4?3 5?4 3?2 4?2.5 皮革 0.7 表3-7 预紧螺栓连接的安全系数 材料种类 碳钢 合金钢 M6?M16 M16?M30 M30?M60 M6?M16 M16?M30 M30?M60 3.5 电动机的选择

假定:

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提升的罐帘门的质量为： m1?10kg；

滚轮直径为： d?10cm?0.1m； 帘门开关时候所消耗的其他质量为： m2?10kg； 提升的总质量为： m??m1?m2?20kg； 提升余量 ： m3?50kg； 提升罐帘门的速度为： v?0.5ms

P?F?v?300?0.5?150w；

提升的总质量为：

m?m1?m2?m3?10?20?50； ?80kg转化为重量为：

F?m?g?80?10?800N；

转化为扭矩为：

M?F?R?800?0.05?40N?m；

电动机的转速为：

v?r?2???n?0.5ms

?n?v?d????0.5?60?0.1?3.14??96rmin；

初选Z2-11型直流电动机； 整个提升帘门所消耗的总功率为

P?F?v?800?0.5?400W；

提升整个帘门系统所需要的扭矩为

M?F?R?800?0.05?40N?m

初选蜗轮蜗杆减速器的传动比为

i?20；

选择电动机的型号为: Z2-11

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表3-8 Z2-11型直流电动机参数表 项 目 额定功率/kW 额定电压/V 额定电流/A 额定转速/(r/min) 励磁电压/V 励磁方式 励磁电流/A 参 数 0.4 110 5 1500 110 并 0.347 电动机的减速增扭采用蜗轮蜗杆传动，下面对蜗轮蜗杆减速器进行选型计算。因为电动机直接输出的扭矩和转速不适合提升罐帘门，所以选择一种减速器，将其输出扭矩增大并降电动机的转速，使其适应帘门提升系统的运动状态。

3.6 蜗轮蜗杆减速器进行选型计算

中心矩a

a?(d1?d2?2x2m)/2?80； 传动比i

i?n1z239???19.5； n2z12m?3.15；

模数m

蜗杆分度圆直径d1

d1?mz1?35.5； tg?蜗杆头数z1

z1?2；

蜗轮齿数z2

z2?39；

蜗轮变位系数x2

x2?ad1?d2???0.2619； m2m 21

蜗杆倒程角?

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??arctg（=arctg（=10.06mz1）d13.15?2）； 35.5蜗杆轴向齿距px

px??m???3.15?9.89；

蜗杆齿顶圆直径da1

da1?d1?2ha（基本齿廓ha1=m）1；

=35.5+2?3.15=41.8蜗杆齿根圆直径df1

df1?d1?2hf（基本齿廓hf1=1.2m）1；

=35.5-2?1.2?3.15=27.94蜗杆直径系数q

q?d135.5??11.27； m3.15蜗杆齿宽b1

b1?（11+0.1z2）m=（11+0.1?39）?3.15； =46.935蜗轮分度圆直径d2

d2?mz2?3.15?39?122.85；

蜗杆喉圆直径da2

da2?d2?2ha（基本齿廓ha2=m）2=122.85+2?3.15?142.695蜗轮齿根圆直径da2

22

；

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da2?d2?2?hf（基本齿廓hf2=1.2m）2=122.85-2?1.2?3.15=115.29蜗轮外圆直径dc2

；

dc2?da2?1.5m?115.29?1.5?3.15； ?120.015蜗轮齿宽b2

b2?0.75da1?0.75?41.8?31.35；

蜗轮齿顶圆弧半径Ra2

Ra2?d135.5?m??3.15?14.6； 22蜗轮齿根圆弧半径Rf2

Rf2?da141.8?0.2m??0.2m?21.53； 22蜗杆轴向齿厚sx1

sx1?px?m3.14?3.15???4.95； 222蜗杆法向齿厚sn1

sn1?sx1cos??4.95?cos10.06?4.88；

蜗轮分度圆齿厚s2

s2?（0.5?+2x2tgax）m=（0.5?3.14+2?0.2619?tg20。）?3.15；

?5.544蜗杆齿厚测量高度ha1

ha1?m?3.15；

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蜗杆节圆直径d1?

d1??d1?2x2m?35.5?2?0.2619?3.15； ?37.15? 蜗轮节圆直径d2??d2?122.85； d23.7 计算轴承工作在中等冲击时的寿命

在滑道和主动横杆之间用了一个圆柱棍子轴承，作为力的传动的主要部

分要求动作灵活，工作可靠。其目的是为了增加罐帘门的运动灵活性，减少主动杆和滑道之间的摩擦，根据横杆的承载能力和滑道的空间选择轴承的型号为：32307E GB283-87；

圆柱辊子轴承的当量动载荷：pr?Fr?100N 由表查得：fp?1.5；ft?1；??10(辊子轴承) 360ln?rmin

3?d l—滑道长度mm；d—轴承外径mm； n—轴承转速rmin；ftC?10???h Lh??60n?fpP??6?式中：Lh—轴承寿命；

ft—温度系数；f—载荷系数； P—当量动载荷； C—额定动载荷。

轴承的转速为；

n?60l3?d60?1800? 3?3.14?72?159rmin 24

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轴承的寿命为；

ftC?10???Lh??60n?fpP??6?

106?1?43300???? 60159?1.5?1000??2.4?106h? 由滚动轴承的寿命计算可知，如果轴承的寿命在正常的操作使用下，

完全可满足使用要求。

3.8 圆柱螺旋弹簧的设计计算

圆柱螺旋弹簧是用在悬挂绳与顶板连接的悬挂件上，它的主要作用是当电动机带动罐帘门向下运动时当运动到帘门的极限位置时，由于悬挂绳是固定在顶板上的会产生刚性撞击会，如果经常性的撞击会使罐帘门的传动系统的寿命降低，也间接的降低了电动机的使用寿命，因此在这个位置安装了一个圆柱螺旋弹簧，是为了传动系统中的力的缓冲。

在静载荷下工作的圆柱螺旋压缩弹簧，工作条件为：安装初载荷F1?100N，最大增量?F?300N，工作行程?0?24mm，弹簧外径不大于50mm，工作介质为空气。

按使用条件选用弹性材料为???组碳素弹簧钢丝，由表查得????0.5?B，

2G?80000Nmm； 3.8.1确定弹簧丝直径d 由

d?1.6FmaxkC???

初选弹簧旋绕比C=6： 补偿系数：

k?4C?1?4C?4??0.615C?4?6?1?4?6?4??0.6156 ?1.25弹簧的最大工作载荷：

Fmax?F1??F?100?300 ?400N

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许用剪切应力???：

????0.5?B?0.5?1000 ?500Nmm2故弹簧丝直径d为：

d?1.6FmaxkC????1.6400?1.25?6500 ?3.91圆整 d?4mm

3.8.2确定弹簧有效圈数n 最大变形量?max：

?maxFmax??0?Fmax?F1?

故最大变形量?max为：

?max?Fmax?0?Fmax?F1??400?24?400?100? ?32弹簧有效工作圈数n：

n?Gd?max8FmaxC3??80000?4?328?400?63 ?3.7圆整为0.25的整倍数n=4

取两段支承圈n2?2，故总圈数n1?n1?n2?6 3.8.3 弹簧的几何尺寸计算 中径 D2?Cd?6?4?24mm 外径 D?D2?d?24?4?24mm 内径 D1?D2?d?24?4?20mm 节距 P?1.1d??maxn?1.1?4?326?10

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轴向间隙 ??P?d?10?4?6mm 自由高度

H0?nP??n2?0.5?d?6?10??2?0.5??4 ?66mm螺旋升角

?P??D2????arctan?10???24?? ?arctan?7.6o极限变形量

λlim=1.25?λmax=1.25?32 =40mm最小变形量

λ1=λmaxF1Fmax=32?100400 =8mm弹簧的工作高度

H1?H0??1?66?8?52mm H2?H0??1?66?32?34mm H3?H0-?lim?66-40?26mm

弹簧的展开长度

L1??D2n1cos????24?6cos7.6o

?670mm验算弹簧的稳定性

b?H0D2

高径比

可满足一端固定一端自由转动的要求，所以b?2.75满足稳定性要求。

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3.8.4滑轮在滑道上的安装位置计算

放大 图3—7 滑轮在滑道上的安装位置

滑道的材料是碳钢，在罐帘门杆的行程过程中主要起到横杆的倒向和挡门力的作用。在型钢滑道上，装有倒向轨和滑轮，倒向轨除了具有倒向作用，还可以增加滑道的弯曲强度。滑轮是改变钢丝绳力的传递方向，滑轮在滑道上安装时，由于横杆的直径和长度所占用的滑道的空间很大，钢丝绳穿过的空间很有限，再有主动横杆在滑动过程中，应该保证其上面的轴承外圈与滑道的地面充分的接触，这样才能使帘门开关时稳定的运行，因此如果把滑道底部的两个滑轮相对滑道的轴向平面偏移一个角度就可以解决这个问题。 滑道内部空间为70?60mm2，滑轮偏移的角度为15?，滑轮的直径为50mm，D-D为滑道上滑面，C-C为下滑道表面，c?55mm，d?20mm，求解a、b 的长度；

d50?sin???sin15??9.57mm 22d50b??cosa??cos15??24mm

22由此可知滑道的中心平面过x轴，与y轴垂直的平面，此平面到D-D平面的距离d?30mm，由上式的计算可以知道a

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其接触钢丝绳的高度h=c+a?55+10?65mm

s??2?a???2?b???2?9.75???2?24??948mm2?70?60?4200mm2

在空间上完全可以满足要求；

机械部分的小结：

到此为止，是本次对自动罐帘门门型及机械部分的设计，在这部分，横杆采用的是高强度新型MC尼龙棒其目的就是降低帘门的重量；并在主动横杆上增加了轴承以减少对滑道的摩擦力；在滑道中安装了几个滑轮用于改变力的方向；减速器采用的是蜗轮蜗杆，虽然这种蜗轮蜗杆传动效率比较低，但是机构简单小巧，传动比大，能适合罐道当中的恶劣环境，综合考虑在此传动系统中是比较合适的；整个力的传递是靠无极钢丝绳传递的无极钢丝绳在减速器的卷筒上可以绕两圈为了增加摩擦力，由于是靠摩擦力提升的因此可以起到一定的安全保护作用。这部分设计对整个自动罐帘门实现自动控制至关重要，因为这部分是整个自动控制系统的执行装置，它平稳的运行是控制系统正常运转的基础。

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4 直流电动机的驱动原理

直流电动机的驱动一般采用半导体功率放大器，其放大器有以下三类：线性型、开关型、晶闸管型。线性功率放大器中的功率元件工作于线性状态的放大器，其输入电压或电流与控制信号成比例关系。这种放大器的优点是线路简单，电磁干扰比较小。但由于功率元件工作在线性状态，部分功率消耗在功率元件上，尤其当电动机在低速大扭矩下运行时，其输出电压低而电流大，大部分的功率都消耗在功率元件上，至使效率非常低。因此线性功率放大器一般用于小功率的电动机控制中或要求电磁干扰小的控制中。 开关功率放大器的功率元件则是工作在开关状态。他并不是直接控制其输出电压，而是通过控制其输出电压的占空比，即所谓脉冲调宽（PWM）的方法来控制其平均电压与控制信号成比例的。这类功率放大器具有很搞的效率，这是它的突出优点，但具有电磁干扰较大的缺点。开关功率放大器一般应用于几百瓦至上千瓦的系统中。 晶闸管型功率放大器是以晶闸管作为功率元件，它也有很高的效率，而且可以做到非常大的功率容量，常用于大型电动机控制中。但其频带较窄，电流脉冲大。

4.1线性直流功率放大器

1）.单极功率放大器

是功率放大器中最简单的一种，图4—1是一个简单的单极性功率放大器的原理图。这种放大器紧具有单向限控能力，即仅能提供正的电压和正的电流，因而它可以使电动机很快加速，而简速只能靠摩擦力和粘制阻力，减速较慢。图中V为续流二极管，以防电流急剧减少时电机线圈产生过高的饿自感电动势而击穿晶体管。

V

图4—1 单极性电路 图4—2单极性放大器的两象限控制关系

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如果在单极性放大器上加上动力制动，可以提高电动机的减速能力，

使电动机得到两象限的控制，如图4—2所示。图4—3为一个带动力制动的单极性放大器的原理图。控制信号经运算放大后，在推动V2得到正的输出电压和电流。V1的作用为限流。V3则构成动力制动回路。制动时，电动机的反电势V3使流回电机，使电动机工作于发电机状态，从而迅速制动。图4—4显示出动力制动效果。

图4—3 带动力制动的单极性放大器 图4—4 单极性放大器制动情况 （2）.双极性功率放大器 双极性功率放大器可以输出正负两个极性的电压和电流，使电动机正反两个方向运行，得到四象限控能力，如图4—5所示。图4—6是两种典型双极性放大器的原理图。

图4—5 双极性放大器的四 图4—6 双极性线性放大器 个象限的控制关系 （a）两极式输出；（b）线性桥式输出极

其中，T型放大器线路简单成熟，得到广泛应用。它要求使用正、负电源供电，晶体管耐压要求高，要能承受2U5的电压。而且当电机从高速制动

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时，晶体管上承受的功率非常大，容易产生二次击穿，必须选用容量较大的晶体管。

H桥型电路则较为复杂，功率元件多，一般在功率较大的系统中应用。H桥型电路中，晶体管的耐压要求较低，只要求承受Us电压。另外当电动机从高速制动时晶体管上承受的功率也较T型电路小一半。因而对于同容量的系统，H桥型电路的成本并不是一定比T型高。

4.2 脉宽调制（PWM）直流伺服放大器

开关型放大器分脉冲宽度调制型（PWM）和脉冲频率调制型两类，也有两种形式混合的，但应用最广泛的还是脉宽调制。

脉宽调制放大器的输出电压是图4—7所示的幅度恒定、频率恒定、脉宽可调的波形。

图4—7 PWM放大器的电压波形 图4—8单脉宽调制电路框图

脉冲调宽波的直流分量与占空比成比例系。当周期时间Ts比电动机电磁时间常数小得多时，由于电枢电感的滤波作用和转子惯量的平滑作用，其中的交流分量产生的作用很小，可以忽略。换而言之，通过控制加在电机上的方波电压的脉宽（占空比）可以间接控制加在电机上的等效直流电压，达到控制电机的目的。脉宽信号可由图4—8中的电路实现。图4—9时分别当ui?0、ui?0、ui?0时产生的方波形图。

图4—9 脉宽调制波形

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5 硬件电路元件的选型

5.1 选择单片机

近几年单片机技术迅猛发展，世界上许多单片机厂商竞相推出各具特色的单片机芯片。分析单片机的发展行情及各芯片性能可以看出，单片机正向如下两个方向发展：1)向功能不断完善、性能不断提高，可以完成各类复杂系统的设计和应用的方向发展。2)向超小型、低功耗、低成本、多品种的方向发展。Philips半导体公司的P87LPC76系列单片机，是一种80C51改进型MCU，其突出特点如下：运行速度是标准80C51的2倍。2个l6位定时／计数器，每个均可设置为超时溢出时对应端口输出内置2个精确模拟比较器，可组成4路A／D转换器或D／A转换器。全双工通用异步收、发器及通信接口。8个键盘中断输人，另加2路外部中断输人，4个中断优先级。内置振荡看门狗，溢出时间有8级选择。有上电复位和低电压复位电路，可选择片内振荡及其频率范围和RC振荡。所有口线均有2O mA的驱动能力，最多可达1 8个I／O口。有安全保密位，典型掉电电流1“A，芯片功耗较低。现在MCS一51／96系列单片机及其兼容的单片机仍占主流地位，因为该系列单片机引进历史较长，参考资料相对丰富，使用这种机型的人已积累了相当多的经验，无论是硬件的搭配，软件的编制，以及语言的熟练程度，都使他们应用起来得心应手。对于这部分人来说，选择新型的MCS．51兼容机型更适合他们，如AT89系列，GSM90／97系列．51LPC和89C系列等等。

PIC系列单片机具有高速度、低功耗、大驱动能力，OTP型芯片的低价位、小体积、多品种、不同的外围接口功能、不同的封装形式、不同的工作电压和温度范围等特性，为更好的选择适合所设计系统的最佳芯片提供了保证。该系列单片机强调最优化设计，适用于量太、档次低、价格敏感的产品。 AVR单片机采用RISC结构，使其具有高速处理能力，工作电压为2．7～6．0 V，且可实现耗电优化设计，属低功耗、CMOS技术的8位单片机。支持高级语言编程，对于熟悉C编程高级语言的

人来说开发起来会更高效，更容易。程序可下载可加密，功耗也较低 如选择这种芯片，应注意该机型的参考资料较少，开发周期可能会加长，且型号不如PIC系列单片机的多。

TI公司的MSP430系列单片机素有16位的品质、8位机的价格之称。其快速的指令周期，低工作电压，程序可加密，串行在系统可编程，强大的中断能

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力及超低功耗等特性为业内人士所关注。特别适合于智能仪表、防盗系统、智能化家电、电池供电的便携式设备等产品中应用，尤其对功耗比较敏感的产品更是首选。该芯片的缺点是口驱动能力差，国内相关资料少，开发经验少。

在此，我选择了AT89S52管角如图5—1所示。AT89S系列是AT89系列中的高档型，AT89S52又是AT89S系列中的增强型。AT89S52是一种低功耗、高性能且系统内带有8KB可编程Flash存储器的8位CMOS微处理器。它是一种高灵活性、花费有限资源就可产生许多嵌入式控制应用系统的高性能微处理器。

图5—1 AT89S52引脚图引脚功能

AT89S52机的主要特点如下： 与MCS-51系列微控制器产品兼容；

片内有8KB可在线重复编程的快闪擦写存储器； 存储器可循环写入/擦除1000次；

宽电压工作范围：Vcc可为2.7V -6V； 全静态工作：可从0HZ-33MHZ；

程序存储器具有三级加密保护； 256KB内部RAM；

4个I/O端口共32条可编程I/O线；

3个16位定时器/计数器和一个看门狗定时器；

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中断结构具有8个中断源和2个中断优先级； 可编程全双工（UART）串行通道；

空闲状态维持低功耗和掉电状态保护存储内容。 VCC:主电源+5V 。 GND:接地。

XTAL1:接外部晶体的一端。 XTAL2:接外部晶体的另一端。 RST:复位输入端。

ALE/PROG:地址锁存允许/编程信号线。 PSEN:外接程序存储器选通信号。

EA/VPP:访问内部程序存储器控制信号。

P0.0～P0.7：P0是一个8位漏极开路双向I/O端口。

P1.0～P1.7：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2.0～P2.7：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。在访问片外存储器时，它输出高8位地址，即A8～A15。

P3.0～03.7:P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

5.2 三极管的工作原理及选型

半导体三极管也称双极型晶体管，晶体三极管，简称三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用：把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管的分类：a.按材质分：硅管、锗管；b.按结构分：NPN、PNP；c.按功能分：开关管、功率管、达林顿管、光敏管等。

目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

直流电动机控制系统中，由于考虑到由于整个系统所处的环境和经济的原因，选择9018型三极管。在直流电动机互锁驱动电路中三极管在电路中起到功率放大作用，从反向器输入的控制信号的电流非常小，因为它是从单片机传送过来的电信号电压只有5V电流只有零点几毫安，驱动直流固体继电器

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的电流比较大，在电动机控制电路中进行一次放大，电流放大的倍数很高，这样就会使通过三极管的电流非常大，会使三极管因消耗的功率过大烧坏，为了降低三极管的放大电流，采用三极管的双极放大。这样用三极管的集电极驱动固体继电器，从而降低控制电路的负载。

在红外线发射芯片的驱动中选择9016型三极管，三极管的基极连接的是单片机输出端口，因为单片机的输出电压只有5V，对芯片的驱动电压不够，通过三极管放大后才能有效的驱动发射芯片。电路正常工作时，三极管的发射极输出电压由于基极状态改变而改变

5.3驱动元件的选型

电动机驱动元件,因为单片机I／O 口的驱动能力有限，所以LED显示电路和继电器输出电路通过固体继电器或驱动芯片等一些驱动装置来驱动。 5.3.1 固体继电器

固体继电器（亦称固态继电器）英文名称为Solid State Relay，简称SSR.它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。

固体继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。主要不足是存在通态压降（需相应散措施），有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。

固体继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。

交流固体继电器按开关方式分有电压过零导通型（简称过零型）和随机导通型（简称随机型）；按输出开关元件分有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入（DC3－32V）的恒流源型和串电阻限流型

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等。

当输入端施加有效的控制信号时，随机型SSR输出端立即导通（速度为微秒级），而过零型SSR则要等到负载电压过零区域(约±15V)时才开启导通。当输入端撤消控制信号后，过零型和随机型SSR均在小于维持电流时关断。虽然过零型SSR有可能造成最大半个周期的延时，但却减少了对负载的冲击和产生的射频干扰，成为理想的开关器件, 在“单刀单掷”的开关场合中应用最广泛。 随机型SSR的特点是反应速度快，它可以控制移相触发脉冲达到方便地改变交流电网电压，从而应用于精确地调温、调光等阻性负载及部分感性

5.3.2 TD62003型驱动芯片

TD62003型驱动芯片是7通道吸人型达林顿管，其负载电压最高为50V，每个通道的最大驱动能力为500 mA，足以驱动继电器的控制端和LED的显示。其芯片的引角如图5—2所示。该芯片的运用使单片机仅通过两根控制线(即两个I／O 口)控制继电器的同时也控制了LED的显示，减少了I／O口的使用，提高了集成度。图中TD62003的9脚作为两个继电器的共同端，l6脚和l4脚分别控制两个继电器的触发端，通过两个引脚信号的交替变化，控制电机的正反转，实现门的移动。

图5—2 TD62003 驱动芯片

5.3.3 LG9110和L298N芯片

LG9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件其引角如图5—3所示，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS 兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750 ～800mA 的持续电流，峰值电流能力可达1.5 ～2.0A ；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。

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图5—3 LG9110引角接线

恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N也是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路，其额定工作电流为1A，最大可达4，Vss电压最小4.5V，最大可达46V；Vs电压最大值也是36V。

图5—4 引角的电路连接图

下表是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系（电路按图5—4连接）：

表5-1 输入引脚和输出引脚的逻辑关系表

EN A（B） H H H L

IN1（IN3） H L 同IN2（IN4） X IN2（IN4） L H 同IN1（IN3） X 38 电机运行情况 正转 反转 快速停止 停止 中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计（论文）

综上所述各种元件都有它的优缺点，通过分析比较，在此直流电动机驱动电路中，选择了与整个电路系统相配套的既经济又适合矿井提升的恶劣环境的固体继电器。现在将固体继电器的参数叙述如表5-2：

表5-2 固体继电器的参数表 双极型晶体管输出 主要特征 光电隔离 线路板安装方式 工程塑料外客 产品型号 D204L 双极型晶体管输出 光电隔离 线路板安装方式 金属外壳高散热性能 D205W 输入参数 输入电压 输入电流 可靠关断电压 工作状态指示 无 输出参数 输出电压 额定工作电流 通态压降 断态漏电流 导通时间 关断时间 0.1mA 4A 5~180VDC 5A 小于1.5V 0.1mA 1MS 1MS 其它参数 介质耐压 工作温度 散热方式 2500VAC，1分钟 -35℃~75℃ 自然冷却，不装散热器 可安装A-65散热器 0.2mA 10A 3~10VDC 3~10VDC 大于4mA 小于0.8VDC 无 LED显示 3~32VDC 双极型晶体管输出 光电隔离 螺栓固定安装方式 工程塑料外壳金属底板 D210K

根据电动机的参数 Z2-11，额定功率0.4kW；额定电压110V；额定电流

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5A，选择驱动电动机型号为D210K的固体继电器。

D210K型固体继电器的主要特征是双极型晶体管输出光电隔离线路板安装方式金属外壳高散热性能； 输入参数

输入电压3~32VDC；输入电流大于4mA；可靠关断电压小于0.8VDC；LED显示工作状态指示； 输出参数

输出电压3~10VDC；额定工作电流10A；通态压降小于1.5V；断态漏电流0.2mA；导通时间1MS；关断时间1MS； 其它参数

介质耐压2500VAC，1分钟；工作温度-35℃~75℃；可安装A-65散热器； D210K型固体继电器的具体外形尺寸如图5—5所示：

图5—5 D210K型固体继电器

5.4 PT2262/PT2262 的控制方框图及特性

发射电路用来发射3I5MHz的高频载波，将编码后的地址码、数据码、同步码随同载波一起发射出去，为接收电路做好接收准备。接收电路将发射电路发射出的信号有效地接收过来，经过放大后，再送入解码电路。 解码电路将接收到的信号解码后，变成所需的电信号。外围电路是将解码输出的信号放大后控制继电器，然后控制用电设备、实现开关作用。整体框图如图所示。

PT2262、PT2272是靠红外线进行无线信号的传送的发送和接收芯片，是采用18脚双列直插式封装的编解码IC，它们具有很强的抗干扰性能。其中TP2262是一种编码器，它能将数据和地址编译成代码的波形。它最大有12位

三态地址，共有531441种地址代码。它最大有12位三态地址，共有531441种地址代码。PT2272是一种与PT2262配对的解码器，它也具有12位三态地址，共有531441种地址代码。

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