本文關(guān)鍵詞：全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器的研究

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【摘要】：針對航天、航空、核電、化工等領(lǐng)域中,對低溫、高溫、高壓、高放射性、劇毒性介質(zhì)提出的零泄漏要求。本課題以解決火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門存在的閥桿動(dòng)密封泄漏問題為目的,研制了一種全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器。并結(jié)合閥門的實(shí)際運(yùn)行工況特點(diǎn),對磁力驅(qū)動(dòng)器的力矩輸出性能與發(fā)熱特性展開研究。基于有限元方法,建立了球閥密封副的數(shù)值分析模型,在保證閥門密封性的基礎(chǔ)上,對球閥密封副摩擦力矩進(jìn)行了精確計(jì)算。研究了密封環(huán)壓力角、密封環(huán)寬度對密封副摩擦力矩的影響規(guī)律。結(jié)果表明,密封環(huán)壓力角、密封環(huán)寬度與摩擦力矩均呈線性關(guān)系。分析了球閥在開啟過程中的密封副摩擦力矩的變化規(guī)律。通過分析可知,在閥門不同開度下密封副摩擦力矩為非線性變化規(guī)律,為磁力驅(qū)動(dòng)器在變負(fù)載條件下力矩輸出性能的研究奠定了基礎(chǔ)。采用Ansoft軟件,建立了全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器的磁場分析模型,根據(jù)得到的氣隙磁場分布規(guī)律提出合理假設(shè),得到了磁力驅(qū)動(dòng)器力矩系數(shù)與氣隙磁密基波幅值之間的理論關(guān)系式。在此基礎(chǔ)上,研究了球閥不同開啟狀態(tài)下,各結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁力驅(qū)動(dòng)器力矩輸出性能與發(fā)熱特性的影響,得到了各參數(shù)的優(yōu)選值范圍。采用正交設(shè)計(jì)法分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁力驅(qū)動(dòng)器性能的綜合影響。結(jié)果表明,各結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁力驅(qū)動(dòng)器力矩輸出性能影響程度的主次順序?yàn)橛来朋w極弧系數(shù)、永磁體厚徑比、槽軛高比、齒槽寬比、定子裂比,并得到了以上無量綱結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)組合方案。根據(jù)各無量綱結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選值范圍,給出了具有普遍工程應(yīng)用價(jià)值的全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方法,且該設(shè)計(jì)方法可大大縮減其設(shè)計(jì)周期。設(shè)計(jì)并搭建了用于磁力驅(qū)動(dòng)器性能試驗(yàn)研究的動(dòng)態(tài)負(fù)載試驗(yàn)裝置。進(jìn)行了力矩輸出性能與發(fā)熱特性試驗(yàn)研究,通過對比分析理論計(jì)算與試驗(yàn)測取結(jié)果,驗(yàn)證了本文對全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器理論研究的正確性。本文對全屏蔽閥門磁力驅(qū)動(dòng)器的研究,對提高我國大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作可靠性具有重要的意義。同時(shí)能夠?yàn)殚y門驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化提供指導(dǎo),拓寬了磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)在全屏蔽旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V432
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本文編號：1270396