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涡轮泵轴系装配过程预紧力信号检测与分析

作　者: 历娜
导　师: 姚英学
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 涡轮泵轴系预紧力模态分析固有频率
分类号: V432
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

涡轮泵是航天火箭某系列发动机系统中唯一高速运转的部组件,对其的装配质量可靠性要求较高。本文就是针对某发动机试车中出现的振动异常现象,为保证转子工作时的稳定性,对涡轮泵轴系的装配工艺进行研究。在分析了常见的螺纹装配预紧力控制方法及螺纹装配预紧力测试技术的基础上,针对涡轮泵轴系的结构特点,分析了利用扭矩法装配压紧螺母过程中涡轮泵轴系的实际受力情况,建立了涡轮泵轴系的有限元分析模型,选取关键零件进行了单独的模态分析,并对得到的固有频率与系统的激励频率进行了比较分析。为了研究涡轮泵轴系的有效预紧力及其影响因素,研制了一套预紧力测试实验平台,它由定力矩加载装置、轴系紧固装置组成。研制了两套涡轮泵轴系有效预紧力检测系统:一套由传感器、变送器、A/D数据采集卡、计算机组成;另一套由传感器、变送器、A/D芯片、单片机、数码显示组成,以满足不同的装配与测试需求。采用单因素法对影响涡轮泵轴系的有效预紧力主要因素进行了研究,包括螺纹质量、塑性变形、套筒周向位置等得到了影响规律。最后采用频谱分析仪对涡轮泵轴系进行固有频率的测试实验,并与仿真分析结果进行了比较分析。实验结果表明:研制的预紧力测试实验平台的定力矩加载范围为0-100N·m、预紧力测量范围为0-30000N,检测系统精度达0.008%,且仿真结果与实际测试结果吻合,可以满足涡轮泵轴系轴向力的测试需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 研究目的和意义  8
  1.2 螺纹装配预紧力控制方法的研究现状  8-12
    1.2.1 扭矩控制法  8-9
    1.2.2 扭矩转角法  9-10
    1.2.3 屈服点控制法  10-11
    1.2.4 伸长量法  11-12
  1.3 螺纹装配预紧力测试技术的研究现状  12-14
  1.4 主要研究内容  14-15
第2章涡轮泵轴系的仿真研究  15-24
  2.1 涡轮泵结构特点与理论研究  15-17
    2.1.1 涡轮泵结构特点  15-16
    2.1.2 涡轮泵轴系压紧螺母拧紧的基本理论  16-17
  2.2 涡轮泵轴系仿真模型的建立  17-19
  2.3 涡轮泵轴系模态分析  19-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章涡轮泵轴系有效预紧力检测系统的研制  24-38
  3.1 涡轮泵轴系有效预紧力检测方案的设计  24-25
  3.2 传感器的选择与标定  25-28
    3.2.1 传感器的选择  25-26
    3.2.2 传感器的标定  26-28
  3.3 有效预紧力采集系统的开发  28-33
    3.3.1 数据采集卡的选定  28-30
    3.3.2 采集系统软件的开发  30-33
  3.4 单片机检测系统的研制  33-37
    3.4.1 AD采集电路  33-34
    3.4.2 控制芯片电路  34
    3.4.3 串行通信  34-35
    3.4.4 供电电源  35
    3.4.5 软件设计  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章涡轮泵轴系预紧力的检测实验研究  38-50
  4.1 涡轮泵轴系实验平台的研制  38-40
    4.1.1 力矩扳手的确定  38-39
    4.1.2 涡轮泵轴系实验平台的研制  39-40
  4.2 涡轮泵轴系轴向预紧力的实验研究  40-45
    4.2.1 螺纹质量对预紧力影响的实验研究  40-43
    4.2.2 塑性变形对预紧力影响的实验研究  43
    4.2.3 套筒尺寸对预紧力影响的实验研究  43-44
    4.2.4 套筒周向相对位置对预紧力影响的实验研究  44-45
    4.2.5 套筒轴向相对位置对预紧力影响的实验研究  45
  4.3 涡轮泵轴系固有频率的测定  45-49
  4.4 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-56
致谢  56

涡轮泵轴系装配过程预紧力信号检测与分析

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