低压雾化喷嘴性能实验测试系统研究与开发

论文摘要

手动间歇式家用低压喷雾器由于使用安全,绿色环保等特性受到了越来越多人的青睐,这类喷雾器的手动间歇工作方式,难以产生高的压力,要获得好的喷射效果,主要取决于喷嘴的雾化性能和手动机构的机械性能。因而,从该类喷雾器设计和研发的角度,急需一种能满足低压和间歇式工作特殊性要求下的雾化喷嘴性能实验测试系统。鉴于国内外目前在低压领域的实验测试系统仍处于空白的状态,本文的研究目标是完成一套低压雾化喷嘴雾化特性检测的特殊性要求的低压雾化喷嘴性能实验测试系统。实验测试系统开发采用集成创新的思路,将三维参数化机构CAD及运动仿真与装置的测控系统集成为一体,能实现对雾化器手动机构的参数化设计分析及运动仿真,间歇式喷嘴雾化性能实验测试工况的建立及数据采集的完整过程,为这类喷雾器的性能研究与改进提供实验测试手段。本文的主要工作是研究了实验测试系统在低压雾化领域运用的必要性,提出了建立一套基于数控技术的低压雾化测试系统,基于对喷雾器手动机构参数化建模、虚拟装配及运动仿真原理和方法的研究,采用SolidWorks的二次开发技术实现了喷雾器手动机构的参数化建模与运动仿真,模拟手动机构实际运动的运动状态,获得速度—时间曲线图,执行机构活塞缸将按照此速度运行；研究活塞缸速度与雾化压力之间的关系并采用积分分离式PID控制算法,通过数控原理实现了精确的喷雾压力伺服控制和多相流雾化方式下气液质量比的控制。最后进行了低压雾化喷嘴实验测试系统的喷雾实验应用,用多组实验对其性能进行了验证,结果表明,系统功能和性能达到研究预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 新型技术在雾化实验装置上的应用
• 1.2.2 对喷雾喷嘴主要检测内容及测试技术现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 第2章 实验测试系统的总体设计
• 2.1 实验测试系统总体要求
• 2.1.1 实验测试系统技术要求
• 2.1.2 实验测试系统主要功能要求
• 2.1.3 实验测试系统总体框架设计
• 2.2 实验测试系统的硬件设计及选型
• 2.2.1 程序硬件平台
• 2.2.2 压力传感器选型
• 2.2.3 A/D数据采集模块的选择
• 2.2.4 执行机构的设计
• 2.2.5 其余相关硬件
• 2.3 实验测试系统的软件设计
• 2.3.1 上位机主程序框架
• 2.3.2 下位机主程序框架
• 2.3.3 软件设计要求
• 2.3.4 软件的整体工作流程
• 2.3.5 软件界面设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 雾化器手动机构的参数化建模及运动仿真
• 3.1 实验系统中手动机构建模仿真的开发思路
• 3.2 基于SolidWorks的参数化设计
• 3.2.1 SolidWorks及二次开发技术
• 3.2.2 开发软件Visual C++6.0
• 3.2.3 SolidWorks与Visual 6.0的关键技术
• 3.2.4 手动机构参数化建模及运动仿真设计流程图
• 3.3 雾化器手动机构的参数化建模
• 3.4 雾化器手动机构的虚拟装配
• 3.5 手动机构的运动仿真分析
• 3.5.1 手动机构类型1运动分析
• 3.5.2 手动机构类型2运动分析
• 3.6 雾化器手动机构实例应用
• 3.7 本章小结
• 第4章 实验测试系统的压力伺服控制
• 4.1 速度与实验雾化压力（压强）之间的数学关系
• 4.1.1 活塞缸中活塞速度与液体压力之间的关系
• 4.1.2 伺服电机转速与液体压力之间的关系
• 4.2 速度-压力控制算法的确定
• 4.2.1 基本控制原理
• 4.2.2 速度-压力伺服控制系统模型的建立
• 4.2.3 速度-压力伺服控制系统仿真分析
• 4.2.4 控制效果
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验测试系统实验
• 5.1 低压雾化喷嘴性能实验测试系统
• 5.2 低压雾化喷嘴实验测试系统实验方案
• 5.3 实验过程
• 5.3.1 实验前的准备工作
• 5.3.2 实验测试系统手动机构运动仿真及结果分析
• 5.3.3 实验测试系统喷嘴雾化实验
• 5.3.4 实验测试系统运用结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果