弹簧式全量型安全阀分析稳健性设计研究
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【摘要】:弹簧式全量型安全阀是安装在压力容器或管道上,在紧急工况下开启的一种承压管道的安全设备。针对弹簧式全量型安全阀的批量生产特性和本身的参量变化对阀体性能的影响,本文将应用分析稳健性设计理论对弹簧式全量型安全阀门的主要性能参数进行优化设计,同时通过响应拟合模型讨论设计结果与传统设计的差异。本文工作如下: 分析弹簧式全量型安全阀的工作原理和设计要求。针对弹簧式全量型安全阀的产品特点,分析重要设计指标与影响参变量的关系。建立各设计指标与影响参量的计算模型,同时考虑不同加工工艺对设计性能指标可能产生的影响。介绍了分析稳健性设计的思想和几种设计方法,阐述了分析稳健性设计的流程,考虑生产工艺因素与参数变量的影响,结合响应面函数法与满意度法对多目标决策模型和产品质量特性波动进行分析,为弹簧式全量型安全阀的优化特征目标实现提供了理论基础。 建立弹簧式全量型安全阀的分析稳健性优化设计模型。通过确定阀门设计参变量尺寸、气压介质系数对阀门排气量、背压等目标参数的影响,得到阀门优化设计模型的约束条件、设计参变量响应函数和波动响应特征。结合分析稳健性设计的噪声因子,研究各变量的相关系数的确定方法。 最后,应用弹簧式全量型安全阀的决定函数对优化结果进行仿真模拟,计算传统设计与分析稳健性设计的各部分满意度数值,分析稳健优化结果与传统优化结果的差异和优势。最后得出结果使得优化目标与原设计要求指标的结果进行比较,达到了较好的优化目标,验证了该方法的有效性。
【关键词】:弹簧式全量型安全阀 分析稳健性设计 响应函数 波动响应特征 噪声因素
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH134
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-16
- 1.1 研究的目的和意义10-11
- 1.2 国内外研究现状11-14
- 1.2.1 分析稳健性设计理论研究现状12-13
- 1.2.2 弹簧式全量型安全阀研究现状13-14
- 1.3 本课题的主要研究内容14-16
- 第2章 弹簧式全量型安全阀的设计原理和性能分析16-27
- 2.1 弹簧式全量型安全阀的工作原理和设计要求16-21
- 2.1.1 弹簧式全量型安全阀的结构和工作原理16-17
- 2.1.2 弹簧式全量型安全阀的主要参数指标17-19
- 2.1.3 弹簧式全量型安全阀的设计要求19-21
- 2.2 弹簧式全量型安全阀性能指标分析21-26
- 2.2.1 阀体泄放截面积的分析计算21-23
- 2.2.2 弹簧作用力与排气反力的分析计算23-25
- 2.2.3 弹簧式全量型安全阀阀瓣运动特征方程分析25-26
- 2.3 本章小结26-27
- 第3章 分析稳健性设计原理及分析比较27-43
- 3.1 机械零件随机模型的分析稳健性设计步骤27-31
- 3.1.1 试验设计及影响因素分析27-29
- 3.1.2 机械工艺单目标响应分析29-31
- 3.2 多目标响应面法与数据拟合分析31-39
- 3.2.1 多目标响应回归分析统计模型与矩阵分析32-37
- 3.2.2 多因素影响协方差与方差模型37-39
- 3.3 多目标权衡决策模型分析39-42
- 3.3.1 各特性满意度函数权重分析39-41
- 3.3.2 多目标响应总体函数确定及分析41-42
- 3.4 本章小结42-43
- 第4章 弹簧式全量型安全阀分析稳健性设计实例43-56
- 4.1 弹簧式全量型安全阀泄放量的分析稳健性设计43-46
- 4.1.1 弹簧式全量型安全阀泄放量噪声因素分析以及约束条件43-44
- 4.1.2 方差公差模型与质量函数的分析计算44-46
- 4.2 弹簧式全量型安全阀弹簧振动分析稳健性设计46-48
- 4.2.1 弹簧振动噪声因素分析与约束条件46-47
- 4.2.2 方差公差模型与目标函数的分析计算47-48
- 4.3 基于多目标的弹簧式全量型安全阀优化整体设计48-51
- 4.3.1 满意度加权法优化设计48-49
- 4.3.2 灰色关联算法优化设计49-51
- 4.4 弹簧式全量型安全阀分析稳健性设计结果的验证与比较51-55
- 4.4.1 弹簧式全量型安全阀响应模型的建立51-52
- 4.4.2 优化结果分析以及参数确定52-55
- 4.5 本章小结55-56
- 结论56-57
- 参考文献57-61
- 攻读学位期间发表的学术论文61-62
- 致谢62
【参考文献】
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