涡轮泵主阀波纹管组件灵活性分析及检测系统的研制

摘要

随着火箭发射密度的提高，对其发动机工作的可靠度要求越来越高，波纹管组件作为火箭发动机涡轮泵主阀的控制核心，其灵活性的好坏将直接影响着火箭发动机的工作的可靠度。
　　由于波纹管组件运动过程中的摩擦及装配不同心等问题，将造成波纹管组件运动过程中出现卡顿、运动不连续的情况，目前对其灵活性检测主要采用手动检测方法，人为因素影响较大，亟需一种新型的波纹管组件灵活性检测方法对其进行科学合理的检测。
　　本文首先建立了涡轮泵主阀波纹管组件的力学模型，并利用Abaqus有限元仿真软件对组件内的大小波纹管的力学性能进行分析，获得了其变形机理、压力作用下的应力-应变分布及力-位移曲线，为涡轮泵主阀波纹管组件的设计及灵活性检测装置的搭建提供了理论基础。为解决当前手动检测方法控制气压不稳定的弊端，本文提出了一种基于实时插补的气压线性化控制方法，对控制压力进行预分配，并根据上一插补周期的压力增速，对控制元件的控制量进行实时调整，确保气压的线性增长，从而解决手动调节气压带来的不稳定性问题。同时针对波纹管组件在气压作用下的位移量，设计出了一套基于激光传感器的位移检测装置，通过激光传感器对其移动情况进行稳定、高精度的测量。同时为保证压力的线性化控制及灵活性检测数据的采集及保存，开发出了一套以 ARM处理器为核心的控制系统，并在其外围搭建出基于AD7366的高速AD采集卡、提供多路电压及外接接口的电路基板，同时对压力线性化的控制算法和基于DMA方式的串口数据传输方式进行了研究和开发。
　　通过实验对检测平台的系统参数进行测定，利用灵活性检测气动平台对波纹管组件在不同压力加载速度下的检测参数进行统计，得到不同气压加载速度对波纹管组件的系统刚度、位移偏差均方差以及开启/截止压力均无影响，但对波纹管组件的速度波动将产生很大影响的结论，确定了在该型号波纹管组件的灵活性检测的系统参数设定，同时提出了下一步的研究重点。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外在该方向的研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 涡轮泵主阀波纹管组件的机械特性分析

2.1涡轮泵主阀工作原理分析及力学模型的建立

2.2涡轮泵主阀波纹管组件机械特性仿真分析

2.3本章小结

第3章 灵活性检测平台气动系统的研制

3.1灵活性位移检测单元的设计

3.2灵活性气动检测单元气控方案的设计

3.3灵活性气动检测平台气路模型的设计与搭建

3.4本章小结

第4章 灵活性检测平台控制系统的研制

4.1灵活性检测平台控制功能的分析

4.2灵活性检测平台硬件系统的搭建

4.3灵活性检测平台控制算法的研究

4.4本章小结

第5章 灵活性气动检测平台系统的实验研究

5.1灵活性检测气动平台系统参数的测定

5.2灵活性检测实验参数的设定及判定标准的研究

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢