真空负压环境下人机隔离定量浇注系统的研究与设计

摘要

定量浇注系统是进行固体火箭发动机推进剂装药的电气设备，是集机、电、气为一体的现代化技术设备。针对目前固体火箭发动机浇注技术的发展需求，特别是为了提高产品生产的安全性，保证产品的浇注质量，提高生产效率，开展本课题的研究与设计。本文对真空负压环境下人机隔离定量浇注系统的机械部分、控制部分进行了全面设计。
　　机械部分设计主要包括浇注缸、浇注上盖、垂直升降系统以及随行夹具设计。运用对浇注设备的关键的承载部件浇注缸和垂直升降系统进行原理分析和理论计算，结合系统用途进行了强度校核并进行了优化设计。
　　电气部分设计主要包括推进剂定量测定及控制系统、推进剂加料监控系统、升降平台电控系统、加热循环水控制系统等各模块的合理选取，硬件电路设计和软件编程。根据实际用途，在满足定量、远控及防爆的前提条件下，结合气动控制系统对软件部分进行编程，实现了现在流行的人机界面可视化操作。
　　本课题研制的定量浇注系统可实现多台固体火箭发动机同时在真空环境下定量定速浇注，同时能够满足多台固体火箭发动机的同时浇注，经生产上的实际使用，不仅可以降低生产成本、提高生产效率，保证产品质量，还可以达到安全生产的目标，更为有效地保证员工的人身安全。
　　目前，真空负压环境下人机隔离定量浇注系统工程样机经过多次的面粉浆的模拟调试和假性流体调试，结果证明完全达到了设计要求，较好地实现了流速的精确控制。该浇注系统也适用于化工生产、危险品浇注等大型生产企业，为今后批量生产的发动机装药浇注设备的设计探索了一条新途径，对推动中国相关浇注行业技术改造和技术进步有现实意义，具有推广价值和市场应用前景。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景和研究的意义

1．2．1 浇注系统国外发展现状

1．2．2 浇注系统国内发展现状

1．3 定量浇注系统总体方案简介

1．3．1 机械部分

1．3．2 控制部分

1．4 课题研究的主要内容

第2章 机械部分设计

2．1 浇注缸设计

2．1．1 夹壁套设计

2．1．2 缸体壁厚设计

2．1．3 缸盖设计

2．1．4 缸体底板设计

2．2 浇注上盖设计

2．2．1 浇注料斗设计

2．2．2 输料装置设计

2．3 垂直升降系统设计

2．3．1 传动轴设计

2．3．2 丝杆设计

2．3．3 锥齿轮设计

2．3．4 圆柱直齿轮设计

2．4 随行夹具设计

第3章 机械结构关键部件校核评估

3．1 升降平台静力学分析

3．1．1 SolidWorks Simulation简介

3．1．2 升降平台装配体建模

3．1．3 升降平台装配体静力学分析

3．2 升降平台锥齿轮啮合力的仿真研究

3．2．1 MSC ADAMS软件的介绍

3．2．2 VPD的建立

3．2．3 动力学分析

3．2．4 啮合力的影响因素

3．3 升降平台模态仿真分析

3．4 校核评估结果

第4章 控制部分设计

4．1 推进剂定量测定及控制单元设计

4．1．1 量程变换

4．1．2 定量控制

4．1．3 应急控制

4．1．4 控制室系统功能

4．1．5 推进剂加料监控单元

4．1．6 气动控制单元

4．1．7 升降平台电气控制系统设计

4．2 计算机集成自动控制系统设计

4．2．1 自动控制系统结构框图

4．2．2 浇筑剂量称重模块

4．2．3 胶管阀驱动

4．3 控制系统主要器件列表

第5章 样机调试

5．1 现场情况

5．2 调试准备情况

5．3 调试结果

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢