汽车罐车用紧急切断阀及其校验技术研究

论文摘要

紧急切断阀是应用于汽车罐车上面重要的安全部件,对汽车罐车在装卸和运输过程中的安全起到非常重要的作用。但是人们对紧急切断阀的研究很少,特别是有关其校验方面的研究。因此,本课题围绕提高紧急切断阀现有的校验水平而展开研究。本文针对紧急切断阀现有的检验水平,研究和设计了一种基于单片机与虚拟仪器LabVIEW的紧急切断阀新型校验系统,该系统能够完成紧急切断阀密封性能、耐压性能、切断时间和过流切断这四个主要方面的校验。文中首先对课题的背景、紧急切断阀现有的校验水平做了简单的介绍;然后运用UG软件构建了其三维实体模型,并详细分析了其结构和工作原理;接着建立了紧急切断阀的数学模型,并用Simulink进行了相关参数的动态分析。使用UG建立了紧急切断阀的三维仿真模型,运用Fluent软件对紧急切断阀内部流场进行了三维数值模拟。通过对数值模拟结果分析,得到了紧急切断阀在关闭时的出口流量变化规律及影响其切断时间和过流流量的相关参数,进一步验证了紧急切断阀的功能,并为后面选择科学合理的校验方法提供了理论依据。采用比较成熟的单片机控制技术、传感器技术、模数转换技术、高级编程技术等机电控制技术,对紧急切断阀的校验系统进行了整体的设计,给出了整体的校验方案;并从硬件上选择了校验系统所需要的各种器件,给出了它们的电气连接原理图;最后基于LabVIEW开发了上位机操作管理程序,该程序能够完成紧急切断阀校验内容,并通过了软件测试,系统运行稳定。通过对紧急切断阀校验系统的研究,开发了一套新型校验系统,使现有的校验水平在自动化、智能化、校验效率和准确度方面得到了大大的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 紧急切断阀的作用
• 1.1.2 紧急切断阀校验
• 1.1.3 紧急切断阀及其校验技术现状与研究进展
• 1.2 课题研究的主要内容及方法
• 1.3 课题研究目标
• 第二章 紧急切断阀三维实体建模及动态仿真分析
• 2.1 紧急切断阀三维实体建模
• 2.2 紧急切断阀的工作原理
• 2.3 紧急切断阀动态仿真分析
• 2.3.1 仿真系统的确定
• 2.3.2 数学模型的建立
• 2.3.3 动态仿真分析
• 2.3.3.1 阻尼系数的影响
• 2.3.3.2 弹簧刚度的影响
• 2.3.3.3 弹簧预紧力的影响
• 2.3.3.4 流量的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 紧急切断阀关闭时的流场分析
• 3.1 紧急切断阀仿真模型的建立
• 3.2 Gambit 前处理
• 3.3 湍流模型简介
• 3.4 以压缩空气代替液化石油气的可行性研究
• 3.5 Fluent 边界条件设置
• 3.6 仿真结果与分析
• 3.6.1 压缩空气与液化石油气数值模拟比较
• 3.6.2 相同边界条件不同开口度下数值模拟比较
• 3.6.3 相同开口度不同边界条件下的数值模拟比较
• 3.7 本章小结
• 第四章 校验系统整体方案设计
• 4.1 总体方案设计
• 4.1.1 校验方法
• 4.1.2 整体框架结构
• 4.2 本章小结
• 第五章 基于单片机的系统硬件设计
• 5.1 系统硬件方案设计
• 5.2 系统硬件的组成
• 5.2.1 传感器模块
• 5.2.2 主控制模块
• 5.2.3 信号处理模块
• 5.2.4 通信模块
• 5.2.5 辅助模块
• 5.3 完整电路的电气连接图
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于LabVIEW的上位机测试系统软件设计
• 6.1 LabVIEW 简介
• 6.2 数据库的设计
• 6.3 串口通信
• 6.4 人机界面测试系统软件设计
• 6.4.1 登录界面设计模块
• 6.4.2 测试界面设计模块
• 6.4.2.1 测试界面设计
• 6.4.2.2 校验原理及通道选择
• 6.4.2.3 读串口
• 6.4.2.4 数据保存
• 6.4.2.5 生成报表
• 6.4.3 数据查询模块
• 6.5 本章小结
• 第七章 课题总结及展望
• 7.1 课题总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文