【摘要】：壓電發(fā)火火藥作動器是一種將屏蔽式導(dǎo)電藥雷管的發(fā)火部分和傳統(tǒng)火藥作動器的作動部分有機地結(jié)合起來的新型電作動器,有效解決了傳統(tǒng)電熱橋絲點火型火藥作動器需要配套較大體積的電源以及還需要較為復(fù)雜且也占用一定空間的電源激活、控制與管理系統(tǒng)的問題。為了給壓電發(fā)火火藥作動器產(chǎn)品研發(fā)提供參考,采用理論分析、數(shù)值仿真和試驗驗證相結(jié)合的方法,研究了壓電發(fā)火火藥作動器的基本原理和動態(tài)特性。為了分析壓電發(fā)火火藥作動器所配壓電陶瓷尺寸對其發(fā)火性能的影響,系統(tǒng)研究了壓電過程理論,分析了壓電陶瓷材料的正壓電效應(yīng)、主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝過程,得到了 5種壓電材料的性能參數(shù)。結(jié)果表明:鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的性能參數(shù)比較適合作為引信壓電發(fā)火火藥作動器的電源材料。并且給出了分別在5MPa、10MPa、20 MPa、50 MPa和100 MPa的膛壓下5種壓電材料(在不考慮壓潰強度的情況下)能產(chǎn)生500 V電壓、1500 pf電容的壓電陶瓷片的臨界尺寸。為了分析壓電發(fā)火火藥作動器的推銷過程,首先進行理論分析和計算,運用阿貝爾狀態(tài)方程理論分析了作動器的運動過程,得到了密閉空腔氣體壓力和作動銷位移的函數(shù)關(guān)系,再運用牛頓第二定律等理論推導(dǎo)出了作動銷位移、推力、速度和時間函數(shù)關(guān)系,然后運用ANSYS/LS-DYNA軟件進行數(shù)值仿真,得到了作動銷推力、位移、速度和時間的函數(shù)關(guān)系,并與理論分析所得圖像關(guān)系對比,驗證了理論分析的可信性。最后將仿真所得數(shù)據(jù)與產(chǎn)品生產(chǎn)交驗數(shù)據(jù)作對比,驗證了數(shù)值仿真的可信性。為了分析壓電陶瓷的動態(tài)特性和導(dǎo)線絕緣性能,利用壓電陶瓷片的壓潰強度重新設(shè)計壓電陶瓷片的尺寸與厚度,使壓電陶瓷片產(chǎn)生的電壓不會高于600 V,降低了壓電陶瓷片產(chǎn)生的高壓電流擊穿導(dǎo)線的可能性;分析了常規(guī)導(dǎo)線絕緣材料的性能,指出壓電發(fā)火的火藥作動器不能使用常規(guī)導(dǎo)線的原因,總結(jié)歸納了 5種適用于作動器導(dǎo)線的絕緣材料的優(yōu)缺點,并最終選擇乙丙橡膠作為壓電發(fā)火的火藥作動器的導(dǎo)線的絕緣材料。為了測試該作動器的綜合性能,設(shè)計了壓電發(fā)火的火藥作動器的絕緣電阻測定試驗、吸濕試驗、2 m跌落試驗和電發(fā)火感度試驗方案,并進行了試驗驗證和結(jié)果分析。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TJ450

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本文編號：2742907