一种涡卷弹簧分离螺母装置设计及仿真分析

发布时间：2021-07-10 17:24

　　航天器的连接与分离技术是航天运输系统中的关键技术,连接分离装置作为该技术领域的关键装置,一直是航天领域的重要研究内容。针对航天器连接与分离的要求,提出一种涡卷弹簧非火工分离螺母装置,并对装置进行结构设计。涡卷弹簧是装置的关键部分,直接影响涡卷弹簧分离螺母装置的承载和工作特性。对涡卷弹簧的张力和扭矩特性进行分析,并通过仿真分析研究涡卷弹簧分离螺母装置的工作特性。 

【文章来源】：宇航总体技术. 2020,4(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

RULSA示意图

涡卷弹簧分离装置整体结构如图2所示。锁定触发单元为旋转电磁铁触发结构,包括两个旋转电磁铁以及制动阀。解锁传动单元包括释放压簧、释放销、旋转盘以及涡卷弹簧缓释结构。分离执行单元为分瓣螺母、螺栓结构。装置采用了涡卷弹簧的锁紧分离原理,加载状态时,涡卷弹簧抱紧分瓣螺母,螺栓与分瓣螺母按正常的螺纹副进行连接,此时螺栓即可承受外部载荷。涡卷弹簧的内圈固定在分瓣螺母上,外圈固定在旋转盘上,可通过转动旋转盘来实现抱紧或释放分瓣螺母的功能。加载状态时,与旋转电磁铁连接的挡柱限制释放销,释放过程中,旋转电磁铁转动,释放销在释放压簧的作用下向上移动,即可解除释放销对旋转盘的周向限制,涡卷弹簧外圈随着旋转盘在涡卷弹簧的作用下旋转,使得分瓣螺母随着径向移动,螺栓从分瓣螺母中脱出,完成释放。此装置采用旋转电磁铁进行驱动,能够反复使用,所以在正式使用前可以进行多次解锁测试,检查产品的工作性能。

分瓣螺母选择材料30CrMnSiNi2A,查得材料相关参数后代入式(3),可得到钢带截面单位张力σ与所用钢带层数的关系曲线,如图3所示。从图3中发现,随着涡卷弹簧层数增加,涡卷弹簧内部的张力约成指数型减小趋势,并且当涡卷弹簧的圈数大于7时,涡卷弹簧的最大张力小于其许用应力σsd(图中红线所示),而方案中所选用的涡卷弹簧的圈数为20圈,其最大应力为424 MPa,安全系数为2.1。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]钢带缠绕预应力模具缠绕层数的确定方法[J]. 来小丽,王强,蔡冬梅,王鹏.  塑性工程学报. 2008(03)
[3]航天器解锁分离装置[J]. 杨建中,娄汉文.  载人航天. 2007(02)
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硕士论文
[1]钢带缠绕模具疲劳设计方法与数值模拟[D]. 陈孔军.济南大学 2013
[2]十字轴轴套反挤压钢带缠绕模具研究[D]. 孔瑜伟.济南大学 2013



本文编号：3276350