基于专家预估的固体火箭发动机拧紧控制系统的设计

发布时间：2017-08-22 11:18

  本文关键词：基于专家预估的固体火箭发动机拧紧控制系统的设计

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【摘要】：螺纹连接作为机械产品最主要的联接方式,其可靠性关系到产品的整体性能,针对带有橡胶密封圈的软连接式螺纹件,保证其可靠性的关键在于密封性指标的合理控制,即密封圈压缩率的控制。然而,在目前螺纹装配领域中针对压缩率控制的研究较少,基本上都是沿用传统的预紧力控制思路,由于橡胶材料的非线性特性,传统控制方式下的螺纹件密封圈压缩率的散差较大,严重影响产品的质量。本文以某企业的一类薄壁壳体螺纹件及其控制系统为背景,针对拧紧过程中的优化问题进行了研究,设计了一种基于专家预估的固体火箭发动机拧紧控制系统。本文从固体火箭发动机的拧紧工艺出发,分析了螺纹拧紧控制系统的功能要求,明确了表征固体火箭发动机拧紧状态的参数及其影响因素,并在此基础上构建了基于专家预估的固体火箭发动机拧紧控制系统的优化架构。针对固体火箭发动机拧紧理的特殊性,分析了拧紧过程中螺纹件的力学特性,在研究了压缩率与关键拧紧参数之间的关系模型的基础上,建立了可供实际工程应用的扭矩转角控制模型;针对橡胶密封圈压缩量的精确控制要求,采用扭矩转角控制思想,提出了改进的基于密封圈零点识别的扭矩转角控制方案;针对拧紧过程中密封圈初始变形点(即零点)难以直接观测和检测的特性,采用模型预估和专家控制技术,建立动态预测模型,结合专家推理对密封圈零点的扭矩值进行在线预估判断,建立了基于专家预估的密封圈零点识别控制算法;最后,在搭建的硬件平台上对优化后的控制系统进行试验验证,与原控制系统的拧紧效果进行对比分析,结果表明优化后的控制系统提高了产品合格率,减轻了操作人员的劳动强度,提高了生产效率。
【关键词】：螺纹拧紧密封 扭矩转角法 转角零点 模型预估 专家控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V435
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状分析9-15
• 1.2.1 螺纹联接力学行为的研究现状9-10
• 1.2.2 橡胶密封圈密封特性的研究现状10-11
• 1.2.3 螺纹拧紧装配技术的发展现状11-13
• 1.2.4 螺纹拧紧装配控制系统的发展现状13-15
• 1.3 本课题研究的主要内容15
• 1.4 论文内容安排15-17
• 2 固体火箭发动机拧紧控制系统总体方案的设计17-25
• 2.1 固体火箭发动机柔性密封装配工艺的分析17-21
• 2.1.1 装配对象分析17-18
• 2.1.2 拧紧装置分析18-19
• 2.1.3 拧紧工艺流程分析19-21
• 2.2 固体火箭发动机拧紧控制系统的功能21
• 2.3 固体火箭发动机拧紧控制系统的需求分析21-22
• 2.4 固体火箭发动机拧紧控制系统的总体方案22-25
• 3 固体火箭发动机拧紧过程建模研究25-33
• 3.1 固体火箭发动机拧紧过程螺纹力学分析25-29
• 3.1.1 非预紧阶段受力分析26-27
• 3.1.2 预紧阶段受力分析27-29
• 3.2 固体火箭发动机拧紧过程参数模型29-33
• 3.2.1 预紧力与拧紧力矩的关系模型29-30
• 3.2.2 预紧力与密封圈压缩量的关系模型30
• 3.2.3 密封圈压缩量与拧紧转角的关系模型30
• 3.2.4 拧紧力矩与拧紧转角的关系模型30-33
• 4 基于专家预估的密封圈零点识别算法的研究33-44
• 4.1 螺纹拧紧控制技术的研究33-36
• 4.1.1 拧紧扭矩控制技术33-34
• 4.1.2 拧紧转角控制技术34-35
• 4.1.3 基于零点判别的扭矩转角控制技术35-36
• 4.2 基于专家预估的密封圈零点识别算法的设计36-44
• 4.2.1 密封圈零点预测算法的设计思路36-38
• 4.2.2 模型预估控制模块的设计38-39
• 4.2.3 专家定位控制模块的设计39-42
• 4.2.4 基于专家预估的密封圈零点识别控制系统的设计42-44
• 5 固体火箭发动机拧紧控制系统的实现与应用分析44-52
• 5.1 固体火箭发动机柔性拧紧控制系统的实现44-46
• 5.2 固体火箭发动机拧紧控制系统的应用分析46-52
• 5.2.1 关键参数的取值分析46-47
• 5.2.2 应用效果分析47-52
• 6 总结与展望52-54
• 6.1 总结52
• 6.2 展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58
• A. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录58
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录58

【参考文献】

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本文编号：718827