多功能消防炮研制及负载敏感液控多路比例阀测试研究

论文摘要

本论文包括消防水炮的设计研究及负载敏感液控多路比例阀测试研究两大部分。第一部分通过对国内外产品的调研,提出了一个适应现代消防需求的水炮设计方案。设计了传动系统,通过两个电机带动各自传动机构完成周向和俯仰旋转动作;设计了水炮喷头柱状/喷雾切换机构,使其能够在直流无刷电动机驱动源驱动下完成射流模式切换;设计了电机驱动系统和单片机控制系统,满足中等功率大电流水炮电机的驱动,并使水炮运动达到驱动精度需求。第二部分测试研究了负载敏感液控多路比例阀并对测试结果作了对应的分析。论文总共分为六章:第一章介绍了论文的研究背景,以及国内外消防水炮及其控制技术方面的研究现状,分析了目前该项技术中存在的不足,提出了论文的研究目的和内容,阐述了论文研究的意义。同时,介绍了负载敏感液控多路比例阀测试研究的意义。第二章通过对水炮的结构分析,提出了水炮动力传动中的减速机构设计方案,建立了水炮传动的基本模型,并对减速机构进行了详细设计。第三章初步介绍了直流无刷电机的结构和工作原理,采用无刷直流电机作为动力机械,基于常用单片机89C52设计了电机的小功率大电流驱动电路,并利用单片机系统构建电机控制电路,包括电源电路、电流检测电路、看门狗电路及电机调速电路等。第四章设计了实现硬件功能所需的对应软件部分,包括参数初始化、电机起制动及换向控制、速度显示、看门狗喂狗程序等。第五章测试研究了负载敏感液控多路比例阀的性能并对相应测试结果作了初步分析。第六章在总结论文研究成果的基础上对论文的发展前景进行了分析和展望,也对设计方面有待进一步改进研究的地方做出了阐述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 消防水炮分类
• 1.3 水炮的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 水炮的研究现状
• 1.3.2 水炮的发展趋势
• 1.4 水炮研究意义
• 1.5 多路比例阀组测试的意义
• 1.6 研究内容
• 第二章 机械传动原理与结构设计
• 2.1 电动水炮结构简介
• 2.2 设计思想
• 2.3 电机类型的选择
• 2.4 电机的功率选型
• 2.4.1 负载转矩计算
• 2.4.2 电机转矩选择
• 2.5 系统的传动设计
• 2.5.1 第一级——蜗轮蜗杆传动
• 2.5.2 第二级——直齿圆柱齿轮传动
• 2.6 辅助结构设计
• 2.6.1 齿轮传动Ⅰ辅助结构设计
• 2.6.2 齿轮传动Ⅱ辅助结构设计
• 2.7 喷头柱状/雾状射流变换机构设计
• 2.7.1 柱状/雾状射流切换工作原理
• 2.7.2 柱状/雾状射流切换机构设计
• 2.8 最终设计结果
• 第三章 直流无刷电机硬件设计
• 3.1 直流无刷电机的基本结构
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 电源电路设计
• 3.2.2 看门狗电路及复位电路设计
• 3.2.3 主电路设计
• 3.2.4 换相电路设计
• 3.2.5 转速测量电路
• 3.2.6 键盘、显示电路设计
• 3.2.7 单片机及其外围电路设计
• 第四章 电机控制系统的软件设计
• 4.1 软件总体构成
• 4.2 主程序的设计
• 4.3 中断子程序的设计
• 第五章 负载敏感液控多路比例操纵阀阀组测试
• 5.1 测试条件、内容及管路原理
• 5.1.1 测试条件及内容
• 5.1.2 阀组液压原理图及测试原理介绍
• 5.2 耐压试验
• 5.2.1 30MPa保压5分钟
• 5.2.2 0～25MPa压力冲击试验
• 5.3 阀组T腔流阻测试
• 5.4 阀组总内泄量测试
• 5.5 单双泵自动切换功能
• 5.6 同操功能
• 5.6.1 主卷与伸缩同操
• 5.6.2 伸缩与变幅同操
• 5.7 无级比例调速性能
• 5.7.1 静态测试伸缩,加载5MPa
• 5.7.2 静态测试伸缩,加载15MPa
• 5.7.3 静态测试主卷,加载5MPa
• 5.7.4 静态测试主卷,加载15MPa
• 5.7.5 数据采集测试曲线,主卷,加载5MPa
• 5.7.6 数据采集测试曲线,主卷,加载15MPa
• 5.8 换向阀启闭特性
• 5.8.1 伸缩,加载5MPa
• 5.8.2 伸缩,加载15MPa
• 5.8.3 主卷,加载5MPa
• 5.8.4 主卷,加载15MPa
• 第六章 总结
• 6.1 论文全文总结
• 6.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢