小流量高灵敏度橡胶膜片式减压阀设计优化

发布时间：2020-08-22 10:43

【摘要】：减压阀是一种广泛应用于国民经济建设和国防建设的阀门产品,在航天领域有着尤其广泛的应用,在空间站环控生保、卫星控制推进系统和固体、液体火箭的姿控发动机中大量使用。在减压阀的设计过程中,往往忽视橡胶膜片的刚度,计算橡胶膜片的有效面积一般采用经验公式而不是试验测试。用经验公式计算的橡胶膜片的有效面积与实际值有偏差,这使得减压阀的出口压力爬升,与设计值偏差过大。本文首先根据减压阀受力平衡方程、质量流量方程和流量连续方程建立了减压阀的数学模型,从数学模型可以看出,橡胶膜片刚度和有效面积需要通过试验测得。本课题通过自己研制的设备测量了橡胶膜片刚度和有效面积,从试验结果可以看出,当橡胶膜片的变形量在0-3.25mm时,橡胶膜片的刚度在0.9-3.7N/mm之间变化。将通过试验测得的橡胶膜片刚度和有效面积代入AMESim仿真模型,利用仿真软件对减压阀动态特性进行仿真分析,研究了减压阀节流孔直径、弹簧刚度和阀芯质量对减压阀性能的影响。并基于仿真分析的结果对减压阀进行优化设计。对经过设计优化之后的减压阀进行性能可靠性计算,验证其满足设计要求。最后对减压阀进行了敏感度分析,得出在节流孔直径、静压流量和调节弹簧刚度这三个影响因素中,调节弹簧刚度是影响静态特性指标大小最重要的因素。本课题为今后对减压阀做进一步的设计优化,提供理论、试验参数依据。
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V444
【图文】：

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图 1.1 减压阀分类图按控制方法分类以分为手动、电动、液压或气动控制。相应的，减压阀具有不同的调节精度和。本课题所研究的减压阀按控制方法分类为手动减压阀。按作用方式分类据减压阀作用方式的不同，可以分为直接作用式和先导式。1 直接作用式减压阀接作用式减压阀常见的加载方式为弹簧加载式，这种加载方式具有结构简单、对空间力学环境性强等优点，缺点是当出口压力较高或流量较大时，输出压力。接作用式减压阀根据活门开启方向以及有无卸荷元件又分为以下四种类型。本究的减压阀按活门开启方向以及有无卸荷元件分类为逆向直接作用式减压阀。1）正向作用减压阀压气体流动方向与活门开启方向一致。这种结构的减压阀由调节弹簧载荷降低

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据试验结果拟合出橡胶膜片刚度、有效面积与随膜片位移变胶膜片刚度、有效面积与位移之间的对应关系的试验数据代可以使仿真的结果更加准确；仿真软件分析节流孔直径、流量、弹簧刚度、阀芯质量对减所需的时间的影响。并对减压阀的节流孔直径、弹簧刚度进压阀出口压力达到稳定所需的时间。程分析减压阀关键组件的受力情况，列出减压阀关键组件的受原理建立减压阀流量连续方程，进而建立减压阀的数学模型刚度、有效面积，并拟合出橡胶膜片刚度、有效面积随着膜将橡胶膜片刚度、有效面积代入减压阀的数学模型；利用仿弹簧刚度、阀芯质量对动态特性的影响，并对减压阀的相关参 1.2。

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北华航天工业学院硕士学位论文理是小孔节流，减压阀的原理图如图 2.1。减压阀膜片组件、调整座、活门座、活门顶杆、固定密封的结构如图 2.2，气体经入口流入阀体后，进入活出气口，其中阀门出气口与膜片调节腔相通。当出调节弹簧向上运动，活门在活门弹簧的作用下，推减小，流速增加，压力下降，阀后压力减小；当出动下向下运动，推动活门顶杆压缩活门向下运动，减小，阀后压力增大，阀后的出口压力始终保持调

【参考文献】