安全部件专用电磁铁及其检测系统的研究与开发

论文摘要

安全部件专用电磁铁由于使用场合的特殊性，不仅要求其工作稳定可靠，同时对其时间特性有严格的要求。本课题主要研究电磁铁释放可靠性问题，并且针对我国电磁铁检测的现状，研发一套可靠高效的电磁铁断电响应时间检测系统。以电梯上行超速安全隐患为背景，以电梯上行超速保护装置（夹绳器）所用触发电磁铁为载体，提出了安全装置专用电磁系统的性能要求，分析了直流电磁系统的时间特性，并根据可靠性理论，应用应力-强度干涉模型原理，建立了安全部件专用电磁系统的释放可靠性数学模型。针对电磁系统的响应时间，完成了检测系统的整体设计、传感器的选择及其调理电路的设计、虚拟仪器数据采集系统的硬件和检测软件的设计。利用该检测系统，成功地完成了对石家庄制动器厂500多个ZS230／90-13钢丝绳制动电磁铁释放响应时间的检测，检测时间分辨率达1ms，从而验证了检测系统的性能，为电磁系统的可靠性评估奠定了基础。本课题所研发的检测系统具有稳定可靠、操作界面好、试验效率高、自动化程度高等特点，该系统可作为生产单位和其他相关部门对电磁铁释放时间进行检测的检测装置。本课题编制的虚拟仪器检测软件，以图形化语言LabVIEW为开发平台，实现了检测系统的数据实时采集，为检测系统提供了友好的人机界面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 课题提出的背景和研究的意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 电磁系统的可靠性技术介绍
• 1.3.1 可靠性理论
• 1.3.2 电磁系统的可靠性技术
• 1.4 检测技术介绍
• 1.4.1 检测系统的发展
• 1.4.2 虚拟仪器技术
• 1.5 论文研究的主要内容
• 2. 安全部件专用电磁铁类型的选择
• 2.1 交流电磁铁
• 2.1.1 交流铁心线圈的损耗
• 2.1.2 电压与磁通的关系
• 2.1.3 交流电磁铁的工作特性
• 2.2 直流电磁铁
• 2.2.1 直流铁心线圈
• 2.2.2 直流电磁铁工作特性
• 2.2.3 不同结构形式的直流电磁系统的特点及吸力特性
• 2.3 直流电磁铁与交流电磁铁的比较
• 2.4 安全部件专用电磁铁类型的选择
• 2.4.1 安全部件专用电磁铁的反力特性
• 2.4.2 电磁铁结构形式的改进
• 2.5 本章小结
• 3. 电磁铁的时间特性
• 3.1 电磁铁的动作时间
• 3.2 电磁铁的释放时间
• 3.3 优化直流电磁铁时间特性的几种方法
• 3.3.1 直流电磁铁的加速动作具体的措施
• 3.3.2 直流电磁铁加速释放的措施
• 3.4 本章小结
• 4. 电磁铁释放可靠性的基本理论
• 4.1 应力-强度干涉模型原理
• 4.1.1 应力-强度干涉模型
• 4.1.2 失效概率和可靠度计算的一般表达式
• 4.2 电磁系统释放可靠性的基本理论
• 4.3 应用应力-强度干涉模型建立释放可靠度与释放时间之间的函数关系
• 4.4 电磁系统可靠性设计的基本方法
• 4.4.1 第一类问题:计算现有电磁释放可靠度
• 4.4.2 第二类问题:给定某一释放可靠度 R进行电磁系统的设计
• 4.5 本章小结
• 5. 电磁铁检测系统的设计
• 5.1 检测系统概述
• 5.2 检测物理量的确定
• 5.3 基本检测方案的确定
• 5.4 传感器的选择
• 5.5 信号调理的设计
• 5.6 虚拟仪器硬件平台的设计
• 5.6.1 虚拟仪器硬件平台的结构
• 5.6.2 数据采集器的选择设计
• 5.6.3 数据采集器与计算机的接口设计
• 5.7 检测系统软件设计
• 5.7.1 检测系统软件平台的选择
• 5.7.2 检测系统软件设计的思想
• 5.7.3 软件系统的总体设计
• 5.7.4 软件主要功能模块的设计
• 5.8 检测系统硬件平台的电气控制设计
• 5.9 本章小结
• 6. 实验与数据分析
• 7. 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录I 应用 MATLAB 作电磁铁响应时间的相对频率直方图的源程序
• 附录II 课题研究期间发表的论文