横向振动下螺栓连接失效及影响因素研究

针对螺栓连接结构在横向振动下的失效问题进行试验研究,首先,对比相同条件下普通螺母与防松螺母的失效过程,结果表明普通螺母仅出现松动失效,而防松螺母会先出现部分松动,再因螺栓根部疲劳断裂而完全失效。同时在不同类型防松螺母中,Hard-lock螺母和施必牢螺母防松效果明显优于其他防松螺母。其次,考察拆卸次数、振动频率、幅值等因素对螺栓连接失效的影响规律,发现多次拆卸会改变普通螺母的失效形式;相对于振动频率,振动幅值和预紧力对螺栓失效的影响较大。     

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。     

采矿机械紧固件振动松脱及有效防松

论文以采煤机为例,分析了各部件联接紧固件振动松脱的原因,通过对比国外产品的一些有效防松措施,提出几种承受较大交变载荷和振动的紧固件有效防松方法,并详细介绍了一种预紧力大、紧固方便、省力、防松效果显著的液压螺母锁紧的方法。     

楔形螺纹紧固件预紧力矩设计方法研究

楔形螺纹连接件独特的结构形式使其较标准螺纹连接件具有更良好的抗振防松性能。文章从楔形螺纹防松技术原理出发,研究楔形螺纹紧固件预紧力矩设计方法,并通过振动试验验证预紧力矩设计值下的楔形螺纹紧固件防松效果,给出不同规格楔形螺纹预紧力矩设计值。经试验验证,其中的力矩系数范围分别选0.13～0.15 （有润滑状态）和0.20～0.25 （无润滑状态下）,45#钢M6和M8楔形螺纹预紧力矩值能有效紧固;可用本文方法设计其他材料及规格的楔形螺纹预紧力矩值。     

航空航天用GH2132系列楔形螺纹托板螺母紧固件防松性能研究

针对GH2132材料托板螺母不同规格产品开展楔形螺纹的应用研究,研究了楔形螺纹结构对产品最小安装力矩、反复拆装振动、高低温交变处理环境相容性以及轴向载荷拉脱等性能的影响,找出了楔形螺纹产品安装力矩、预紧力、扭拉系数和振动松脱的关系。研究表明,GH2132材料托板螺母采用楔形螺纹结构的锁紧性能极高,耐反复拆装50次,在温度-196℃~100℃交变环境下松脱力矩不减,抗振动6万次,拉脱力值达到常规自锁产品的1.5倍。     

螺纹连接件胶接防松性能测试技术研究

对螺纹连接件用防松胶开展防松性能试验方法的研究,选取典型厌氧胶、螺栓与螺母组件进行防松性能试验,对试验结果进行对比分析,根据国外乐泰胶在航天产品上的应用情况,给出后续研究的重点方向。     

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。     

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。     

基于精确建模的横向振动工况下螺栓松动机理研究

横向振动是引起螺栓连接结构松动的重要原因。利用Hypermesh软件进行参数化建模,在建立带有螺纹升角的螺栓连接结构六面体网格精确有限元模型基础上,基于ABAQUS显式动态分析模块,通过接近实际工况的转角法拧紧螺栓,并施加横向正弦位移载荷,对横向振动下的螺纹连接结构松动情况进行多阶段、全过程有限元仿真分析,并设计了螺栓松动试验台进行螺栓松动实验,验证仿真方法的准确性。主要研究了横向振动前期螺栓扭转变形对螺栓松动情况的影响。结果表明,横向振动时的完全滑移先发生于支撑面处;在螺栓扭转变形完全回弹之前,预紧力的下降主要是塑性变形引起的,螺纹啮合处相对滑动不明显,此后,预紧力的下降主要是螺母回转引起的,螺纹处产生明显相对滑动,并提取了螺栓扭转变形回弹为0的节点。通过仿真和实验相结合的方法使分析结果更为准确。     

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。     

楔形内螺纹锁键螺套锁紧性能分析研究

针对螺纹强度要求较高的产品需求,设计楔形内螺纹锁键螺套;对影响锁紧性能的要素进行辨识,针对不确定要素给出验证方案,并进行对比试验;确定楔形内螺纹锁键螺套锁紧性能影响要素,给出优化设计和试验准则,为新型锁紧产品设计提供理论储备。     

一种火工分离螺母释放可靠性验证试验方法

在分析航天器火工分离螺母构造、功能及工作原理的基础上,确定了火工分离螺母释放可靠性特征量。以计量型可靠性试验为基本思路,应用"应力-强度"干涉理论,提出了一种火工分离螺母释放可靠性验证试验方法,包括试验方法的选择、试验件状态及试验条件的确定、测试数据采集和可靠性评估方法。应用示例表明,某航天器火工分离螺母释放动力与释放阻力相比具有足够的裕度,释放可靠度满足指标要求。该方法可为火工分离螺母释放可靠性验证提供参考。     

自锁式形状记忆合金馈源锁紧机构

提出了一种形状记忆合金（Shape memory alloy, SMA）丝驱动的自锁式馈源组件锁紧机构。该锁紧机构利用自锁原理实现锁紧,采用双路冗余的SMA丝实现解锁。为校验该锁紧机构的功能及性能,完成了原型机的生产,并开展了锁紧试验、电性能试验和高温环境试验。结果表明,该机构在1700N的载荷下仍能保证可靠自锁,在2.5~4.0A电流下均可正常工作,对应的解锁时间为15.8~4.2s,功耗为140 ~95J,此外,机构能在小于92℃的高温环境下正常工作。基于上述试验结果,该机构具有突出的锁紧性能、宽松的工作电流范围以及良好的高温性能,在空间旋转结构的锁紧方面具有非常大的工程应用潜力。     

不同重力环境下间隙铰链关节磨损分析

为研究不同重力环境对空间机构间隙铰链关节磨损的影响,将机械系统摩擦学行为和动力学行为相耦合,建立了磨损与动力学耦合分析模型和数值计算框架。首先采用非线性弹簧阻尼模型作为间隙处接触碰撞力的计算模型,同时采用Coulomb 法来计算运动副间隙处的摩擦力,进而建立了含间隙的机构动力学模型;然后通过基于Archard磨损模型二次开发的ANSYS程序来计算磨损,其中运用节点位移的方法来描述磨损过程。结果表明：当间隙关节转速较低时,重力对于关节轴承的磨损分布和磨损程度的影响很大,轴承出现集中磨损现象,磨损间隙急剧增加,严重影响机构的性能和精度;随着关节转速升高,重力对间隙关节磨损的影响逐渐减弱,轴承的磨损分布、磨损程度和关节最大磨损间隙的增长率将逐渐与微重力环境下趋同。     

带凹槽结构的涡轮泵平衡活塞工作特性分析

在涡轮泵中设计平衡活塞结构是用来平衡轴向力的重要方法之一,平衡活塞通过调节涡轮泵叶轮和壳体间隙的压力分布降低轴向力大小,而在平衡活塞内增设凹槽结构则可以更好地平衡轴向力、扩大平衡轴向力的工作范围。针对凹槽结构的工作特性研究问题,建立了带不同凹槽结构的平衡活塞后泄漏流道数值仿真模型,并根据仿真结果对平衡活塞后泄漏流道内的...     

涡轮泵滚动轴承-转子系统高速运行试验研究

针对涡轮泵转子的具体结构特点,解决了高速运行试验过程中的支承、驱动、轴承润滑冷却、振动测量、转子高速动平衡及轴向力加载控制等问题。结合旋转机械故障诊断技术,提出了高速动平衡效率、转子支承状态及轴向力加载状态的优化方法,并在试验过程中对该优化方法进行了验证,实现了涡轮泵转子的高速稳定运行。结果表明:涡轮泵转子高速运行试验应采用刚性连接的柔性联轴器;涡轮泵转子高速轴承需采用高压直喷式供油;通过平衡效率优化可将非线性振动影响下的转子一次平衡效率由30%提高至73.7%;为避免高速运行时产生基础松动,试验中滚动轴承外环应采用紧配合安装;轴向力应沿轴承周向均匀加载,其大小应根据轴承-转子系统具体结构及运行状态综合分析确定。     

太阳翼铰链结构的动力学实验与非线性动力学建模

通过动力学实验获得真实的太阳翼板间铰链结构于不同激振频率下的振动响应参数,并采用力状态映射法建立板间铰链的非线性动力学模型。首先,采用单频激励信号模拟外扰对实际的板间铰链结构实施动力学实验;然后,基于其结构具有的多重非线性动力学特性,根据实验数据应用力状态映射法辨识结构的动力学参数,建立其非线性动力学模型;最后,对由太阳翼板间铰链连接的两段梁所构成的系统进行了冲击激励下的振动响应测试,同时进行了有限元动力学仿真,实验测试结果和数值仿真结果取得了较好的一致性。本文建立的太阳翼板间铰链非线性动力学模型能够较好地反映其动力学特性,对于实际太阳翼结构的动力学建模具有理论参考价值。     

45% SiCp/Al复合材料的微动磨损试验设计与验证

针对运载发射阶段卫星锁轴机构45%SiCp/Al复合材料与TC4材料之间可能存在的微动摩擦磨损与切向接触刚度问题，本文在调研和仿真分析的基础上，设计等效的扫频微动摩擦磨损试验系统。通过夹持力的标定保证最大影响因素接触应力的一致，采用扫频振动模拟摩擦副受载工况，并对45%SiCp/Al复合材料试件表面形貌进行振前振后检测。试验结果表明，45%SiCp/Al复合材料在较高的形状精度和表面粗糙度条件下，能够承受较大载荷的微动摩擦，摩擦副结合面具有良好的切向接触刚度。     

磁悬浮飞轮优化设计与实验

针对在轨磁悬浮飞轮转子系统,考虑发射主动段振动工况,提出一种基于灵敏度分析的多学科优化设计方法。通过比较分析内、外锁紧方案对锁紧状态飞轮转子系统共振频率的影响,得到了较优的抱式外锁紧方案。在此基础上,对飞轮转子进行灵敏度分析,并选择高灵敏度结构参数作为优化设计变量。考虑其结构强度、转动惯量、控制性能、自由状态和锁紧状态一阶共振频率,以飞轮转子质量最小为优化目标,利用序列二次规划法对其进行多学科优化设计。优化结果表明,在满足发射振动工况下,飞轮转子极转动惯量与质量的数值比达到最大为0.0070,比初始值0.0064提高了9.4%。该优化方法提高了飞轮转子设计的可靠性和效率,其首次在轨实验成功对我国磁悬浮飞轮空间应用具有重要意义。