【摘要】：防爆筒作為安防領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的防護(hù)容器件,起到隔絕和減少危險(xiǎn)物品對(duì)外界的損傷的重要作用,為人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供了有力的保障。由于國(guó)內(nèi)大部分防爆筒封口處結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉,多為手動(dòng)近距離開(kāi)啟,導(dǎo)致其不能很好的承受設(shè)計(jì)要求的抗爆當(dāng)量,在使用過(guò)程中存在較大的安全隱患。針對(duì)防爆筒的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和存在的使用弊端,本文設(shè)計(jì)了防爆筒蓋及其自動(dòng)啟閉裝置,主要對(duì)其作了如下幾方面研究:(1)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式和逆向設(shè)計(jì)原理對(duì)爆炸比例距離、密閉防爆筒內(nèi)沖擊波超壓大小、所需泄壓面積進(jìn)行計(jì)算與評(píng)估,為已有防爆筒的封口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和防爆筒蓋所需設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)。(2)完成推拉式防爆筒蓋和端口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并建立其三維模型�；趧�(dòng)力系數(shù)法,將動(dòng)態(tài)爆炸沖擊力轉(zhuǎn)換為等效靜態(tài)力,通過(guò)ANSYS 14.5有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行靜態(tài)分析,研究結(jié)構(gòu)在等效力作用下的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題。對(duì)防爆筒進(jìn)行抗爆性能試驗(yàn)測(cè)定,通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)端口結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了嚴(yán)重的斷裂失效。(3)通過(guò)對(duì)防爆筒端口設(shè)計(jì)的不足之處進(jìn)行分析和改進(jìn)設(shè)計(jì),同時(shí)重新對(duì)防爆筒蓋進(jìn)行了設(shè)計(jì);本著輕量化設(shè)計(jì)的原則,進(jìn)一步著重對(duì)防爆筒蓋進(jìn)行了優(yōu)化分析。通過(guò)敏感度分析篩選出影響蓋體強(qiáng)度和剛度的主要因素,并以其為優(yōu)化變量得到最佳工藝參數(shù)。在顯示動(dòng)力學(xué)程序autodyn中對(duì)優(yōu)化后的防爆筒蓋體,防爆筒殼體、炸藥和空氣進(jìn)行數(shù)值建模和參數(shù)設(shè)定,通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,更為精準(zhǔn)的觀察防爆筒蓋在爆炸情況下的動(dòng)力響應(yīng)。(4)設(shè)計(jì)了基于機(jī)—電—?dú)庖惑w化控制系統(tǒng)的防爆筒自動(dòng)啟閉裝置;對(duì)直線驅(qū)動(dòng)件氣缸、主要?dú)鈮涸䲟Q向閥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件回轉(zhuǎn)支承等關(guān)鍵工作部件的進(jìn)行了的理論和選型,為后續(xù)的控制系統(tǒng)建模仿真所需的特性參數(shù)提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)西門(mén)子S7-300軟件,確定了以模糊自整定PID算法為基礎(chǔ)的相關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。(5)建立整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)Matlab軟件對(duì)控制系統(tǒng)分別進(jìn)行常規(guī)PID控制和模糊自整定PID控制的仿真模擬分析,對(duì)比觀察主從控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng),分析結(jié)果表明基于模糊自整定PID控制算法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定無(wú)超調(diào),誤差基本控制在2%左右,滿足理論設(shè)計(jì)要求,并初步完成樣機(jī)的搭建。
【圖文】：

5）當(dāng)今市場(chǎng)上防爆容器普遍具有機(jī)械開(kāi)啟機(jī)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，多為機(jī)械手動(dòng)輔助啟，從人機(jī)工程學(xué)的角度來(lái)講，，此類(lèi)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)了操作時(shí)間且較為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)加了運(yùn)輸轉(zhuǎn)移和維修難度，不能更好的保證排爆人員的安全。2 發(fā)展歷程世界上第一臺(tái)防爆產(chǎn)品的誕生始于第二次世界大戰(zhàn)期間，為了最小程度的將爆炸用的范圍控制到最小，美國(guó) Los Alamos 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室[7]LANL 的科學(xué)家提出并于 194研制出了防爆容器，該容器長(zhǎng) 6 m，內(nèi)直徑 3 m，壁厚 355.6 mm，總重 214 t。繼一臺(tái)柱形防爆容器后，為了減少容器體積并使其具有良好的抗爆性能，Los Alamo驗(yàn)室選用高強(qiáng)度 HSLA 系列鋼材分別制造了抗爆當(dāng)量為 28 kg 的球形爆炸容器，如 1-1 所示。2000 年后，英國(guó)原子能武器機(jī)構(gòu)（AWE，Atomic Weapons Establishment用 HY100 高強(qiáng)度鋼研究制造出由柱形筒體和半球形封頭組合成的防爆容器，如圖2 所示。70 年代末，前蘇聯(lián)成功運(yùn)用樹(shù)脂基纖維成功制造防爆容器，不僅成功彌補(bǔ)金屬容器重量大和具有尺寸效應(yīng)的兩大主要缺點(diǎn)，還延續(xù)了纖維的耐腐蝕、抗疲勞強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)[8-9]。

如圖1-2 所示。70 年代末，前蘇聯(lián)成功運(yùn)用樹(shù)脂基纖維成功制造防爆容器，不僅成功彌補(bǔ)了金屬容器重量大和具有尺寸效應(yīng)的兩大主要缺點(diǎn)，還延續(xù)了纖維的耐腐蝕、抗疲勞、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)[8-9]。圖 1-1 由 Los Alamos 實(shí)驗(yàn)室研制的球形防爆容器 圖 1-2 柱形筒體和半球形封頭組合成的防爆容器Fig.1-1 Spherical explosion-proof container developed Fig.1-2 Explosion proof container made ofby Los Alamos laboratory cylindrical shell and hemispherical head
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X924.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634518