【摘要】：壓電發(fā)火火藥作動(dòng)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(dòng)器的作動(dòng)部分有機(jī)地結(jié)合起來的新型電作動(dòng)器,有效解決了傳統(tǒng)電熱橋絲點(diǎn)火型火藥作動(dòng)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(dòng)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(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,研究了壓電發(fā)火火藥作動(dòng)器的基本原理和動(dòng)態(tài)特性。為了分析壓電發(fā)火火藥作動(dòng)器所配壓電陶瓷尺寸對(duì)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(jì)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(dòng)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(qiáng)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(dòng)器的推銷過程,首先進(jìn)行理論分析和計(jì)算,運(yùn)用阿貝爾狀態(tài)方程理論分析了作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)過程,得到了密閉空腔氣體壓力和作動(dòng)銷位移的函數(shù)關(guān)系,再運(yùn)用牛頓第二定律等理論推導(dǎo)出了作動(dòng)銷位移、推力、速度和時(shí)間函數(shù)關(guān)系,然后運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件進(jìn)行數(shù)值仿真,得到了作動(dòng)銷推力、位移、速度和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,并與理論分析所得圖像關(guān)系對(duì)比,驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值仿真的可信性。為了分析壓電陶瓷的動(dòng)態(tài)特性和導(dǎo)線絕緣性能,利用壓電陶瓷片的壓潰強(qiáng)度重新設(shè)計(jì)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(huì)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(dòng)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(dòng)器導(dǎo)線的絕緣材料的優(yōu)缺點(diǎn),并最終選擇乙丙橡膠作為壓電發(fā)火的火藥作動(dòng)器的導(dǎo)線的絕緣材料。為了測(cè)試該作動(dòng)器的綜合性能,設(shè)計(jì)了壓電發(fā)火的火藥作動(dòng)器的絕緣電阻測(cè)定試驗(yàn)、吸濕試驗(yàn)、2 m跌落試驗(yàn)和電發(fā)火感度試驗(yàn)方案,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ450

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本文編號(hào)：2742907