摘 要：起重机是一种蕴含多种危险因素的设备，操作不当或超载，容易引起翻车、折臂等无法挽回的后果，因此对于16吨以上的起重机要求安装一种保护设备，一般称为力矩限制器。 ·
起重机力矩限制器是装备在起重机上的重要超载保护装置，它为起重机的安全工作提供了保障。本文在参考现有力矩限制器的基础上，充分利用单片机技术、传感器技术等一些技术成果，来实现起重机的超载力矩限制，努力确保不会出现因超载而造成意外事故。本系统具有精度高，通用性好，抗干扰能力强，功能多，比较低的建设成本以及系统的可扩展性能强等优点。
本文所述的起重机力矩限制器的主控单元是以单片机AT89C52为核心部件，A/D转换器采用ADC0809，对从各传感器采集到的数据进行变换，然后送至AT89C52进行数据的、判断，做出各种控制动作；显示、输入单元选用了MAX7219芯片作为显示和输入控制；复位监测芯片采用X5045来实现开门狗定时器、电源监测等。

关键词：力矩限制器；超载保护；AT89C52；单片机；汽车起重机

Abstract ：Crane moment limiter that is equipped on the crane is an important overload protective device .It provides safeguard for the safety work of crane .This paper is based on the efficient experience learnt through the comparison and analysis of the present domestic and foreign moment limiter .In this paper ,the anther proposes the idea of separating the main control unit of system and the display unit ,which can enhance generation and function ,greatly reduce building and maintenance costs ,increase the precision of control and boost up expansibility of system. ·
MCU AT89S52 is used as a core component in the main control unit of system .It samples signals from the sensors, calculates, judges and executes the corresponding control action. In the display unit, the author chooses AT89S52 an the controller. Liquid Crystal Display, which can provide both interaction between people and machines and a large amount of information, is applied, so that parameters of the working conditions of crane can be displayed one is supported by the communication protocol that is developed by the author.
The adjusting and running of the system indicates that the whole design is feasible and reliable, and the presumed functions have been conducted successfully.

Keywords: crane; moment limiter; overload protect; date transmission; communication portico

1 绪论                                    
1.1概述
在国民经济建设中，施工的机械化程度越来越高，汽车起重机的应用越来越广，起重机的安全行也越来越受到人们的重视。国际劳动部规定：16吨以上的起重机必须安装保护装置。为了安全工作，操作者必须随时了解起吊情况，对于载荷极限固定的起重机，可只对吊车的重量进行估计，但是对于汽车、履带吊、固定回旋吊等臂干、角度可变的起重机，其起吊重量的极限值是变化的，这样就要求在操作过程中，随时估计、查表获知起吊重量。一旦估计不准就容易超载，以致发生事故。同时降低了工作效率。

目录：
1 绪论 ………………………………………………………………………1
1.1 概述……………………………………………………………………1
1.2 力矩限制器技术概况以及发展趋势…………………………………2
1.3 课程的主要工作………………………………………………………3
1.4 解决方案的选择………………………………………………………4
1.4.1 工业控制计算机解决方案………………………………………4
1.4.2 单片机解决方案…………………………………………………6
1.5 系统可扩展行的探讨…………………………………………………6
1.5.1 集散式控制系统改进……………………………………………7
1.5.2 现场总线…………………………………………………………7
2 总体方案的设计 …………………………………………………………9
2.1 力距限制器的原理……………………………………………………9
2.2 力矩限制器的工作流程……………………………………………10
2.2.1 软件流程………………………………………………………10
2.2.2 系统硬件结构…………………………………………………11
2.3 力矩限制器的数学模型……………………………………………12
2.4 力矩限制器的调试…………………………………………………14
3 系统硬件方案的设计……………………………………………………16
3.1 系统硬件设计概述…………………………………………………16
3.2 前向通道的设计……………………………………………………16
3.2.1 信号的拾取、变送………………………………………………18
3.2.2 信号的变换……………………………………………………21
3.2.3 ADC0809简介…………………………………………………22
3.3 基本系统的实现与扩展……………………………………………26
3.3.1 单片机系统的组成……………………………………………26
3.3.2 几类流行微控制器的介绍与最小系统的组成………………27
3.3.3 最小系统的外围扩展…………………………………………28
3.3.4 微控制器系统构成的实用考虑-- AT89S52……………………28
3.4 复位监测、看门狗X5045……………………………………………32
3.4.1引脚介绍…………………………………………………………32
3.4.2工作原理…………………………………………………………33
3.4.3 硬件连接………………………………………………………35
3.5 人机通道设计………………………………………………………35
3.5.1 显示……………………………………………………………36
3.5.2 键盘……………………………………………………………37
3.5.3 报警……………………………………………………………38
3.6 串行扩展技术得应用与探讨………………………………………38
3.6.1 串行扩展技术概述……………………………………………38
3.6.2 与SPI总线简介……………………………………………39
3.7 数字语音技术………………………………………………………40
3.7.1 数字语音技术概述……………………………………………40
3.7.2 语音合成与语音合成集成电路………………………………40
3.7.3 ISD系列语音产品简介…………………………………………40
3.7.4 引脚功能………………………………………………………41
3.7.5 ISD1420…………………………………………………………45
4 系统软件设计 ………………………………………………………48
4.1 软件设计概述 ………………………………………………………48
4.2 编程语言的选择与简介……………………………………………48
4.3 软件设计构思及软件结构…………………………………………49
4.4 主要功能的软件实现………………………………………………50
5 抗干扰设计…………………………………………………………53
5.1 硬件抗干扰…………………………………………………………53
5.2 软件抗干扰…………………………………………………………54
6 结论与展望……………………………………………………………57
参考文献……………………………………………………………………58
致谢 ………………………………………………………………………60
附录 ………………………………………………………………………61
参考文献：·
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[24]袁希艺.传感器应用及其电路精选.北京航空航天大学出版社

作者点评：
本课题的研究开发工作经过2个多月的不懈努力，目前基本告一段落，通过调试与模拟试验，可得到如下结论:
1、系统总体设计方案是正确、可行的。设计的力矩限制器实现了全部原定的功能要求，整个力矩限制器运行可靠、显示准确、使用方便，具有很强的抗干扰性，为产品化打下了良好的基础。
2、借鉴各种已有产品的成功经验，注重系统的功能齐备性和技术先进性，注重可靠性和实用性的提高，在此基础上设计了系统硬件电路，调试运行证明 原理正确、技术可靠、性能先进。
3、研究了语音接口、声音在实时多任务系统中的应用，提高了人机交互的和谐性和人机接口的智能化;并针对 ISD语音芯片设计了语音开发系统，为语音在智能仪表中的应用提供了借鉴。
4、设计了超限实时自动记录的黑匣子功能，可为起重机事故调查和维护保养提供科学依据，扩展了力矩限制器的用途。
5、在系统中大量使用了串行接口器件，以串行总线方式扩展系统，简化了系统的设计并实现了系统硬件设计的模块化，为系统设计的标准化、系列化探索出一条道路。
当然，起重机力矩限制器的研究与开发是一个实践应用性很强的课题，要 使其产品化，能够经受实际应用的严格考验，还要进行许多深入细致的工作。 而且随着对机电一体化技术水平和程度的更高要求以及起重机工业的发展，对力矩限制器及其它的起重机安全防护技术必然会有不断的新要求。通过本文的工作，以作者的拙见提出如下几点展望:
1、为更便于用户使用，参数信息显示使用大屏幕显示，用图形方式直观表示起重机运行的各种动作与状态，使用户可以十分便利的观看所进行操作的结果。在出现故障时，系统自检出来之后，可以详细注明故障原因与解决办法。
2、力矩限制器作为起重机上{zxj}的机电装置，其功能不必仅局限于力 矩安全监控，应该不断扩展发展成为多方面、多功能的起重机工作状况的监控系统。如对液压系统的监控。还可以进一步结合先进的机械故障诊断理论和技术，对起重机工作时可能发生的机械故障作出先期预报。
3、关注相关的电子、计算机、传感测试等方面技术的发展，选择更先进合理的器件及电路方案，不断提高系统硬件设计水平，促进整机各项性能的提高。

 

                                        

 

                                

 

摘 要：随着我国煤炭、冶金矿山向大型化发展，以大型破碎站为关键设备的半连续开采工艺得到了广泛的应用。而大型破碎站的主机设备一直依赖于欧、美发达国家的产品。因此，开发高效节能新型破碎设备、替代进口、满足国内大型矿山的需要势在必行。
本文对差动分级齿辊式破碎机的原理、结构进行了概括介绍，重点围绕4000t/h差动分级齿辊式破碎机的研制、开发。传统破碎机依靠工作部件运动时施加与被破碎物料上的冲击压力实现破碎，效率低、能耗高、机器笨重，这些缺点限制了破碎机破碎能力的提高。为了提高破碎机的破碎能力，研制了一种差动分级齿辊式破碎机。介绍了该破碎机的工作原理、结构组成和技术特点。
我国大型露天煤矿可移式破碎站始于90年代。其破碎性能仅能满足煤及较软剥离物的破碎，使用受到了限制，不能满足矿山使用要求。而本论文研究的高效、节能差动分级齿辊式破碎机由于其结构上独特的优点，使得生产能力大、破碎硬度高、破碎比大、排料粒度均匀、过粉碎小，同时，该破碎机具有分级破碎的能力。因此，是一种发展前途广阔的高效破碎设备。

关键词：差动分级； 齿辊式破碎机； 分级破碎； 结构； 工作原理                   

ABSTRACT ：With the development trend of Chinese coal and metal mine towards the upsizing, the half continuous mining technology featuring a large-scale crushing station as the key equipment has been used widely. Considering the main machine of the large-scale crushing station always depend on products from the developed countries such as European counties and USA, it is imperative to develop a new high-efficiency and energy saving crushing equipment to substitute imported equipment and meet the needs for the domestic large-scale mine.
This article gives a general description of the principle and structure of 4000t1h differential classification toothed roll crusher .When the traditional crushers material , it depends on the impact pressure which the working parts move to impose on the cracking material , the efficiency is low , energy consumption is high and weight is heavy . These disadvantages limit the improvement of its breaking ability. In order to improve the breaking ability of the crusher, a differential classification toothed roll crusher is studied and developed, and the operating principle, structure and technique characteristics are introduced.
The mobile crushing station began to be used in Chinese large- scale open- pit coalmine in the 1990s. Its crushing performance can only meet the crushing requirements for the coal and the softer declaim nation so that the application is restricted and the mine application requirements can not be met .The new high-efficiency and energy saving differential classification toothed roll crusher developed by this article, features high capacity, high crushing hardness, high crushing ratio uniform discharge grain-size and a small amount of over- crushing because of its unique structural advantages .While, the crusher have the breaking ability of classification . As a result, it is a high-efficiency crushing equipment with a broad developing future.

Keywords: differential classification; toothed roll crusher; graded brokenly; structure; operating principle

{dy}章 绪论                                       ·
1.1煤用破碎机的国内外技术发展及现状
破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。从经济角度来讲，在选矿厂，破碎与磨碎作业的生产费用占全部选矿费用的40%以上，设备投资占总投资的60%左右。从能源与环保角度讲，破碎作业要消耗巨大的能量，物料破碎过程中由于作业中产xx声、振动、摩擦、粉尘等，使能源大量消耗，作业环境严重污染。因而多年来国内外的界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程，从理论研究到新产品研制 (包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程，以求达到节约投资、低耗能、少污染、高效率、过粉碎量小、产品粒度均匀并满足与之相配套的新设备、新技术系统的工艺要求。

目录：
{dy}章 绪论 1
1.1煤用破碎机的国内外技术发展及现状 1
1.2选题的目的和意义 6
1.3新型双齿辊破碎机开发的意义 7
1.4新型双齿辊破碎机发展综述 8
1.4.1露天矿破碎煤和岩石的破碎机技术发展现状 8
1.4.2新型双齿辊破碎机技术发展趋势 9
第二章 总体方案的确定 10
2.1设计要求 10
2.2参数的选取 10
2.3方案确定 10
第三章 差动分级齿辊式破碎机破碎机理的研究 12
3.1差动分级齿辊式破碎机的用途、结构组成及基本原理 12
3.1.1用途及基本原理 12
3.1.2结构组成及特点 12
3.2差动分级齿辊式破碎机的破碎机理 13
3.3差动分级齿辊式破碎机所采用的破碎理论 15
3.4齿形结构、齿的布置形式及制造材料 16
3.4.1齿形结构及其与产品粒度的关系 16                              ·
3.4.2齿的布置形式及其与产品粒度的关系 17
3.4.3制造破碎齿的材料 18
第四章 差动分级齿辊式破碎机的总体设计 19
4.1参数理论计算分析 19
4.1.1 4000吨差动分级齿辊式破碎机破碎能力的估算 19
4.1.2 4000吨差动分级齿辊式破碎机破碎功率的估算 20
4.1.3 4000吨差动分级齿辊式破碎机破碎动力源选择 21
4.1.4液力偶合器的选型 21
4.1.5驱动滚轴筛以及高破碎辊运动的减速系统的选型 22
4.2主传动中及驱动低破碎辊运动减速系统的确定及设计 22
4.2.1减速器的选用 23
4.2.2总传动比及传动比分配 23
4.2.3减速器的设计 24
4.3主传动结构中破碎辊轴及偏心轴的结构设计 44
4.4差动分级齿辊式破碎机颚板的材质及选择 46
4.4.1颚式破碎机的工作原理 46
4.4.2颚板磨损机制 47
4.4.3颚板材质 48
4.4.4颚板材质选择的几点建议 49
第五章 筛分设备的分类、用途、筛面及有关设计 50
5.1筛分设备分类 50
5.2筛分设备的用途 50
5.3筛分设备的筛面 51
5.4滚轴筛结构中闭式齿轮传动的设计 52
5.5滚轴筛辊轴的结构设计及有关参数计算 55
5.5.1最小直径的确定 56
5.5.2滚轴筛辊轴的强度校核 57
5.2.3滚轴筛辊轴的轴承校核 60
第六章 破碎物料对筛分、破碎过程的影响 62
6.1影响筛分过程的因素 62
6.1.1煤的水分对筛分过程的影响 62
6.1.2煤的粒度对筛分的影响 63
6.1.3筛孔尺寸和形状的影响 63
6.1.4筛面长度和宽度 63
6.2入料粒度组成对破碎效果的影响 64
6.3入料水分对破碎效果的影响 64
第七章 破碎机械的操作和维修 65
7.1破碎机械的操作 65
7.2破碎机械的维修 65
第八章 润滑和密封 66
8.1减速器的润滑与密封 66
8.2破碎机的润滑与密封 66
8.2.1滚动轴承的润滑和密封 66
8.2.2破碎机所选用的轴承 67
总 结 68
参考文献 69
致 谢 70
参考文献：
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[16] 单辉祖主编.《材料力学》. 北京：高等教育出版社，1999年

作者点评：
破碎作业是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个非常重要的环节。煤矿是破碎机应用最广泛的行业，所有的煤矿、选煤厂的原煤都必须经过破碎作业才能进入下一道工序。随着采煤机械化、自动化程度的提高和新的选
煤工艺方法的出现，对破碎机的技术和破碎工艺也提出了更高的提高。
随着人类生产和生活的发展，需要破碎加工的物料种类越来越繁杂，量越来越大，差动分级齿辊式破碎机必然会在新的破碎领域中做出新的发展。
论文从大型露天矿半连续开采工艺破碎站的关键设备出发，对差动分级齿辊式破碎机的结构、原理、特点进行了系统的归纳、总结。以MMD公司双齿辊破碎机为基型对该破碎机主要技术性能参数进行了理论计算。
差动分级齿辊式破碎机是一种新型高效破碎机，伴随其生产使用效果被人们认识的程度，其在煤炭、水泥、建筑碎石业，以及金属矿山、非金属矿山的应用将日益扩大。而随着技术进一步发展，差动分级齿辊式破碎机必然会在新的破碎领域中有新的突破，特别是对硬质物料的破碎，会使应用前景更加开阔。在人类生产和生活中，全世界每年约有近千亿吨物料需破碎加工，差动分级齿辊式高效破碎机将对人类生产和生活做出更大的贡献。

 

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