本文關(guān)鍵詞：基于擰緊扭矩的矩形橡膠密封圈軸向形變量檢測的研究

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【摘要】：隨著我國自動化技術(shù)的飛速發(fā)展和裝配水平的不斷提高,固體火箭發(fā)動機的擰緊總裝也由傳統(tǒng)的人工方式逐漸被自動化裝配取代。固體火箭發(fā)動機擰緊總裝的主要技術(shù)指標在于保證裝配件的氣密性,而矩形橡膠密封圈是固體火箭發(fā)動機內(nèi)唯一的密封元件,其軸向形變的大小更直接影響著裝置的氣密性。然而由于矩形橡膠密封圈受固體火箭發(fā)動機結(jié)構(gòu)和裝配工藝的影響,在擰緊過程中很難直接測量其軸向形變量,導致現(xiàn)有的自動化擰緊控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)對矩形圈軸向形變量的有效控制,從而嚴重影響到固體火箭發(fā)動機自動化裝配的可靠性。因此,本文以某研究所的固體火箭發(fā)動機自動擰緊裝配項目為背景,針對擰緊過程中矩形橡膠密封圈軸向形變量的檢測問題展開了研究。本文從固體火箭發(fā)動機自動化擰緊運行工藝和結(jié)構(gòu)特征著手,分析了擰緊過程的機理,明確了擰緊扭矩的構(gòu)成及其影響因素,并在此基礎(chǔ)上研究了低轉(zhuǎn)速勻速擰緊時小形變區(qū)間內(nèi)擰緊扭矩與矩形橡膠密封圈軸向形變量的關(guān)系,從而建立了基于擰緊扭矩的矩形橡膠密封圈軸向形變量的檢測模型。在檢測模型的建立過程中,針對固體火箭發(fā)動機螺紋接口的結(jié)構(gòu)特征,結(jié)合彈性力學和微分原理,對螺紋接口的力學行為進行了分析,建立了螺紋承載摩擦扭矩和矩形圈軸向應(yīng)力關(guān)系的機理模型;針對矩形橡膠密封圈的材料特性,采用Mooney-Rivlin應(yīng)變能函數(shù)模型和長方體微元思想,對矩形橡膠圈在擰緊裝配時小形變區(qū)間內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變特性進行了分析,建立了矩形圈摩擦扭矩和矩形圈軸向形變量關(guān)系的機理模型;同時,針對建立的機理模型,采用ABAQUS有限元分析軟件建立了裝配過程的二維軸對稱模型,對機理模型進行了仿真驗證,為檢測模型的建立奠定了基礎(chǔ);針對固體火箭發(fā)動機擰緊過程中矩形橡膠密封圈軸向形變量難以檢測的問題,結(jié)合擰緊扭矩的構(gòu)成,在前文機理模型的基礎(chǔ)上,建立了小形變區(qū)間內(nèi)擰緊扭矩和矩形橡膠密封圈軸向形變量關(guān)系的機理模型。最后,以固體火箭發(fā)動機自動化擰緊裝置為試驗平臺,設(shè)計了驗證試驗,試驗結(jié)果表明建立的擰緊扭矩和矩形橡膠密封圈軸向形變量關(guān)系的機理模型可以較好的反映擰緊裝配過程中矩形圈軸向形變量對擰緊扭矩的影響規(guī)律,可以為固體火箭發(fā)動機自動化總裝提供一定的理論依據(jù)和模型參考。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V465

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