【摘要】：防爆筒作為安防領域應用較為廣泛的防護容器件,起到隔絕和減少危險物品對外界的損傷的重要作用,為人民的生命和財產(chǎn)安全提供了有力的保障。由于國內(nèi)大部分防爆筒封口處結構簡單、價格低廉,多為手動近距離開啟,導致其不能很好的承受設計要求的抗爆當量,在使用過程中存在較大的安全隱患。針對防爆筒的現(xiàn)有結構和存在的使用弊端,本文設計了防爆筒蓋及其自動啟閉裝置,主要對其作了如下幾方面研究:(1)通過經(jīng)驗公式和逆向設計原理對爆炸比例距離、密閉防爆筒內(nèi)沖擊波超壓大小、所需泄壓面積進行計算與評估,為已有防爆筒的封口結構設計和防爆筒蓋所需設計參數(shù)提供依據(jù)。(2)完成推拉式防爆筒蓋和端口的結構設計,并建立其三維模型。基于動力系數(shù)法,將動態(tài)爆炸沖擊力轉換為等效靜態(tài)力,通過ANSYS 14.5有限元分析軟件對模型進行靜態(tài)分析,研究結構在等效力作用下的強度和剛度問題。對防爆筒進行抗爆性能試驗測定,通過試驗結果發(fā)現(xiàn)端口結構產(chǎn)生了嚴重的斷裂失效。(3)通過對防爆筒端口設計的不足之處進行分析和改進設計,同時重新對防爆筒蓋進行了設計;本著輕量化設計的原則,進一步著重對防爆筒蓋進行了優(yōu)化分析。通過敏感度分析篩選出影響蓋體強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)。在顯示動力學程序autodyn中對優(yōu)化后的防爆筒蓋體,防爆筒殼體、炸藥和空氣進行數(shù)值建模和參數(shù)設定,通過計算機數(shù)值模擬,更為精準的觀察防爆筒蓋在爆炸情況下的動力響應。(4)設計了基于機—電—氣一體化控制系統(tǒng)的防爆筒自動啟閉裝置;對直線驅動件氣缸、主要氣壓元件換向閥、旋轉驅動件回轉支承等關鍵工作部件的進行了的理論和選型,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。通過西門子S7-300軟件,確定了以模糊自整定PID算法為基礎的相關控制系統(tǒng)的設計方案。(5)建立整個控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,通過Matlab軟件對控制系統(tǒng)分別進行常規(guī)PID控制和模糊自整定PID控制的仿真模擬分析,對比觀察主從控制系統(tǒng)的階躍響應,分析結果表明基于模糊自整定PID控制算法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定無超調(diào),誤差基本控制在2%左右,滿足理論設計要求,并初步完成樣機的搭建。
【圖文】：

5）當今市場上防爆容器普遍具有機械開啟機構復雜的特點，多為機械手動輔助啟，從人機工程學的角度來講，，此類設計延長了操作時間且較為復雜的機械結構加了運輸轉移和維修難度，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 Los Alamos 國家實驗室[7]LANL 的科學家提出并于 194研制出了防爆容器，該容器長 6 m，內(nèi)直徑 3 m，壁厚 355.6 mm，總重 214 t。繼一臺柱形防爆容器后，為了減少容器體積并使其具有良好的抗爆性能，Los Alamo驗室選用高強度 HSLA 系列鋼材分別制造了抗爆當量為 28 kg 的球形爆炸容器，如 1-1 所示。2000 年后，英國原子能武器機構（AWE，Atomic Weapons Establishment用 HY100 高強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)成功運用樹脂基纖維成功制造防爆容器，不僅成功彌補金屬容器重量大和具有尺寸效應的兩大主要缺點，還延續(xù)了纖維的耐腐蝕、抗疲勞強度高等優(yōu)點[8-9]。

如圖1-2 所示。70 年代末，前蘇聯(lián)成功運用樹脂基纖維成功制造防爆容器，不僅成功彌補了金屬容器重量大和具有尺寸效應的兩大主要缺點，還延續(xù)了纖維的耐腐蝕、抗疲勞、比強度高等優(yōu)點[8-9]。圖 1-1 由 Los Alamos 實驗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
【學位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X924.4

【參考文獻】

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本文編號：2634518