径向密封设计及预紧力分析

主要描述了航天器结构设计中所采用的三种径向密封结构形式以及密封力的计算方法。在密封容器内压作用下,控制密封法兰两螺栓间的挠度变形,使两螺栓间法兰的间隙不大于0.1～0.2mm,从而达到满意的密封效果。同时,在密封实施过程中通过控制连接螺栓的拧紧力矩来确保密封法兰间的压紧力,通过紧固件的防松处理,提高法兰连接的可靠性。     

大规格螺栓螺母拧紧力矩与预紧力关系研究

研究大规格螺栓螺母在飞行器型号实际安装环境下,润滑条件、基体材料、安装次数对拧紧力矩与预紧力的影响,以及扭拉系数随安装次数的变化规律。研究结果表明:使螺栓产生相同的预紧力,有润滑比无润滑条件下对螺母施加的拧紧力矩要小,采用钢实用垫圈(30Cr Mn Si A)比铝实用垫圈(LC9)拧紧力矩要小;随着反复拧入次数的增加,达到相同的预紧力时,所需的拧紧力矩呈现递增的变化规律,其扭拉系数也明显呈递增变化趋势。     

基于扭矩-预紧力试验的管接头拧紧力矩控制研究

基于紧固件扭矩-预紧力试验方法,本文建立了球头-喇叭口密封结构管接头扭矩-预紧力试验原理模型。在此基础上,开展了管接头扭矩-预紧力试验,测得管接头扭矩-预紧力关系曲线及预紧力-转角关系曲线,给出了推荐安装力矩范围,并通过产品试验验证了拧紧力矩控制方法的合理性。     

螺钉装配及防松技术

螺纹连接以其简单、可靠、便于调节、多次拆装而无需更换的优点,在装配过程中占有很大的比重。装配过程中屡屡出现因拧紧力矩过大或过小出现螺纹紧固件或连接件失效的问题,为了提高螺钉连接的一致性和可靠性,首先通过工程方法计算确定不同规格螺钉的理论拧紧力矩值,并对防松方法进行了总结,其次通过振动试验验证螺钉拧紧力矩工程计算值是否正确、合理。最后,对螺钉拧紧力矩选取原则进行了归纳总结,以便工艺设计人员根据不同的使用环境选择。     

飞船高压密封堵头密封研究与应用

基于神舟飞船推进系统高压管路测试接口形式,推导出了高压管路测试接口密封堵头拧紧力矩理论计算公式。依据理论计算结果和有限元仿真计算分析,并结合经验校核力矩数值,给出了飞船高压密封堵头拧紧力矩量化数值,即推荐拧紧力矩值[T]=(24±5)N·m,该推荐拧紧力矩值已应用于神舟十一号飞船系统,并通过了飞船飞行考核。     

高压管路透镜垫连接件结构分析

透镜垫联接件作为高压气体管路的重要零件之一,其密封性能关系到气体增压系统能否安全可靠地工作。本文通过连接结构力学分析,对透镜垫结构进行了密封计算并校核了螺栓强度;同时,采用接触非线性有限元方法进行了数值分析,得出了在不同拧紧力矩下的接触面上等效应力和变形分布情况,以及拧紧力矩和密封宽度、密封面积的对应关系。理论分析和数...     

Al包覆层厚度对Al-NiTi复合垫片密封面压紧力影响的有限元分析

用ABAQUS分析了法兰连接中不同Al包覆层厚度下Al-NiTi复合垫片密封面压紧力的分布,并与同等加载条件下的NiTi垫片、金属石墨缠绕垫片进行了对比。结果表明,相比NiTi垫片,Al包覆层降低了密封面的压紧力,随包覆层厚度增加,降低幅度增加;包覆Al层后,垫片密封面压紧力沿径向分布呈现波纹起伏,随包覆层厚度增加,波动幅度增加;Al-NiTi复合垫片内外侧附近出现密封压紧力急剧上升的突变,且随垫片厚度减少,突变值增加,这有利于提高密封效果;Al包覆层厚度为0.2 mm时,密封面压紧力数值较为理想,甚至超过NiTi垫片和金属石墨缠绕垫片。     

面向涡轮泵端面密封性能要求的装配工艺研究

通过分析某型号液体火箭发动机涡轮泵端面密封装配质量及泄漏原因,提出一种面向端面密封性能要求的锁紧螺母静压锁紧技术,开发出轴端螺母间歇式递增拧紧的工艺方法。采用接触非线性有限元技术和弹性相互作用理论建立了涡轮泵锁紧螺母连接的有限元模型,研究涡轮泵轴端螺母锁紧方式、拧紧力矩大小与密封性能之间的关系,根据工况载荷下涡轮泵对密封性能的要求反求装配连接拧紧力矩大小。通过对该型号涡轮泵进行工艺试验研究,解决了端面密封泄漏量超差问题,端面密封一次装配成功率由原来的50%提高到90%,验证了该技术方法的可行性。     

润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响

阐述了不同润滑状态对钛合金螺栓拧紧力矩的影响,应用拧紧力矩法控制螺栓预紧力,当量拧紧力矩系数K是重要的影响因素;通过试验,测试出钛合金螺栓表面蓝色阳极氧化和表面强化后涂覆MoS2固体膜润滑剂两种状态的扭—拉关系曲线(即M-F曲线),进而确定两种表面润滑状态的当量拧紧力矩系数K值的差别。     

卫星推进系统管路装配技术研究

球头联接件作为卫星推进系统管路装配中的重要零件之一,关系到整个卫星在轨运行能否高可靠及长寿命。针对卫星推进系统管路球头结构联接形式的具体特点,文章通过球头螺纹力学分析,计算了球头结构的最大及最小拧紧力矩值。并采用接触非线性有限元方法对球头结构进行了建模分析,分别得出了在最大及最小载荷工况下球头螺栓的等效应力分布和接触应力的大小,得出了不同力矩和密封宽度、接触面积以及平均接触应力的对应关系,确定球头安装的理论合理力矩值范围。     

流体动压密封设计

基于有限元Matlab软件平台对流体动压密封进行了计算机数值仿真分析与计算,研究了流体动压密封动环对数螺旋槽半径和螺旋角与流体动压密封开启力和泄漏量之间的关系,得出了流体动压密封设计准则;通过激光打标工艺试验得出了激光打标刻蚀对数螺旋槽的工艺规范,采用该工艺规范加工出的对数螺旋槽动环满足设计要求。流体动压密封介质运转试验结果表明:流体动压密封有限元Matlab计算机数值仿真分析与计算是合理的,流体动压密封设计和工艺规范是正确和有效的。     

液体火箭发动机涡轮泵密封组件静力学特性

为了提高液体火箭发动机涡轮泵端面密封的气检合格率,开展了密封组件的静力学特性分析。采用有限元法建立了密封端面接触分析模型,针对石墨环装配过盈量、弹簧刚度偏差与气检压力3个方面进行了仿真计算,获得了端面变形量和密封压力分布的变化规律。计算结果表明:在0.13 mm过盈量下,石墨环上端面高度差为7.2μm;弹簧刚度偏差量变化引起的动静环端面压力分布最大差值约0.1 MPa;在气检过程中密封端面呈环形的压力分布。     

橡胶"O"形密封圈结构参数和失效准则研究

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了某固体火箭发动机密封结构的二维轴对称模型,用有限元软件计算出该结构在工作状态下的变形和应力。通过计算可知,在橡胶“O”形密封圈与上下法兰接触的位置产生最大的接触压应力,在密封槽槽口转角位置产生最大的剪切应力。对密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、初始压缩率、密封槽槽口及槽底倒角半径、密封槽宽、密封圈材料等典型参数的影响:上下法兰张开间隙、密封圈的初始压缩率对最大接触压应力的影响较大,而密封槽槽口和槽底处倒角半径对剪切应力影响明显。三维壳体结构的有限元分析结果表明,上下法兰在内压作用下产生不均匀的张开间隙,体现了三维结构的特点。不均匀的张开间隙与二维轴对称结果对比可知,以最小间隙作为设计间隙,二维轴对称分析模型可取代三维模型来分析该结构的密封性能。最后,确定了“O”形圈密封结构的最大接触应力和剪切应力失效准则。     

球面密封结构的漏率预估

球面密封结构是国内卫星推进系统管路中经常使用的密封结构,其工作性能直接关系着卫星的在轨安全。针对球面密封的密封机理,通过非线性有限元法分析了安装条件下的密封状态。在此基础上,研究了泄漏气流的流动状态,结合Roth模型建立了分子流状态下的漏率计算模型,得出了泄漏漏率和拧紧力矩、表面粗糙度的对应关系,对检漏条件下结构的漏率进行了预估。在理论计算的同时,通过实验证明了漏率预估方法的准确性。     

液体火箭发动机超高转速泵浮动密封环研究

浮动密封环作为非接触式液体间隙密封,具有密封压差大、泄漏量较小、能自动调心和对中、理论上无磨损、对转子有辅助支撑作用等优点。但它在工作时受力状态很复杂,液膜形成和最小液膜厚度的大小受到许多因素的影响,泄漏量的计算与普通工作状态有较大的差别。本文通过对一些重点因素的分析研究,结合产品在不同工作转速和介质中的试验情况,提出了浮动环的工作模式,确定了最小液膜厚度和泄漏量的计算方法和在结构设计和产品生产过程中应重点考虑的问题。     

压力对膜盒式端面密封平衡直径的影响

膜盒式端面密封在低温液体火箭发动机涡轮泵中有着广泛的应用,作为直接影响密封工作稳定性及涡轮泵工作可靠性的重要参数,端面比压、膜盒平衡直径等如何选取一直是密封设计的重要工作.以某型低温液体火箭发动机涡轮泵的膜盒式端面密封为研究对象,研究压缩量、工作压力对膜盒应力分布、平衡直径、载荷系数和端面比压的影响.应用有限元法建立了...     

固体火箭发动机卡环连接结构研究(英文)

通过比较固体火箭发动机的几种典型连接结构,指出采用卡环连接的优势。结合工程实际,开展卡环连接结构设计、有限元仿真分析与单项试验验证,重点解决卡环结构高压变形、结构密封、配合间隙、装配工艺等几个方面的问题。通过单项试验考核及计算,证明卡环连接方案的可行性和设计的合理性。     

箭载电子仪器的密封设计

本文是一篇关于箭载电子仪器结构密封设计的文章,是多年来结构设计和实践经验的总结.文中对密封原理、密封装置的设计要点、密封圈和固紧螺钉的选择、壳体受压变形情况诸方面进行了论述.     

高压补燃发动机э形弹性金属密封机理研究

э形弹性金属密封是一种适用于大通径、低温、高压密封环境的金属密封结构,已成功应用于高压补燃液氧/煤油发动机液氧管路密封。针对100吨级高压补燃发动机中的э形弹性金属密封,建立了其非线性有限元弹塑性分析模型,基于ABAQUS 6.10进行了仿真计算,得到了4个密封面的接触面积和接触应力随预紧载荷的变化规律,确定了各密封面形成的先后顺序。对于密封机理的研究结果表明,э形环刚度过大是造成э形密封装配困难的根本原因。