气浮恒张力装置

发布时间：2017-08-12 09:28

  本文关键词：气浮恒张力装置

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【摘要】：随着航天工程日新月异的发展,新的航天器对地面测试设备也不断提出新的要求。尤其是对低频悬挂装置不断提出新的要求。低频悬挂装置可进行模拟太空零重力环境进行多维展开,模态测试等试验项目。为实现“自由-自由”的运动边界条件,要求低频悬挂装置具有非常低的刚度,并且在此基础上提出更长行程,低惯量的要求。原有的低频悬挂设备对于超低频模态试验因为振动范围小使得设备行程不需要太大,且为一维的振动,不需进行挂点跟随。为满足多维展开试验设备中的悬挂装置进行研究与设计。需解决低频悬挂装置的长行程,低惯量的要求。本文的主要工作和成果如下:1.讨论了三种常见的执行装置的优点与缺点,并结合悬挂装置的要求,阐述了气动系统在低频悬挂应用优势。2.机械装置的设计,采用单个无摩擦气缸进行恒力的输出通过气体静压润滑来实现高精度的恒定悬挂力,将原有的较复杂的结构进行简化;设计了新结构的无摩擦气缸。并且设计了新的活塞与气浮轴承结构,气缸可以两端供气提高内部节流塞的供气压力,使之具有更好的抗侧向能力。设计电机主动跟随装置来虚拟延长气缸的整体行程。3.进行了大量的静压润滑的气浮fluent仿真,解释了小孔节流圆柱形静压润滑抗侧向能力的产生机理,讨论了各参数对抗侧向能力的影响。以节流孔直径为关键参数,讨论了各参数与小孔直径之间的对应关系。而小孔直径与气膜的平均厚度两者之间的关系为静压润滑性能的最关键要素。本文主要进行了新的机械结构设计及fluent仿真,通过可视化的压力分布生动地阐述了气体润滑的参数变化所产生的气压分布的变化。该装置不仅可以进行零重力环境模拟,也可以进行减重进行月球表面的环境模拟。而气缸与活塞的加工要求非常苛刻,因此需要研究圆周内表面的加工工艺,提高圆柱度及表面光洁度,使得其性能得到提高。
【关键词】：低频悬挂 静压润滑 fluent仿真 无摩擦气缸
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V416.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题背景10-15
• 1.2.1 外太空探索10-11
• 1.2.2 特殊的空间环境对航天器的影响11-12
• 1.2.3 微重力环境模拟发展现状12-15
• 第2章 悬挂系统方案15-21
• 2.1 对悬挂系统的要求15-16
• 2.2 执行部件16-20
• 2.2.1 电动系统16-18
• 2.2.2 气动系统18-19
• 2.2.3 液压系统19-20
• 2.3 小结20-21
• 第3章 气浮恒张力装置机械设计21-29
• 3.1 静压润滑21-25
• 3.1.1 静压润滑的发展与应用21-22
• 3.1.2 静压润滑的特点22-23
• 3.1.3 静压润滑结构23-25
• 3.2 主动跟随机构25-29
• 3.2.1 跟随机械结构25-27
• 3.2.2 电机选型27-29
• 第4章 气浮结构仿真优化设计29-59
• 4.1 流体分析29-36
• 4.1.1 流体特性29-31
• 4.1.2 仿真前期处理方法31-32
• 4.1.3 fluent仿真参数32-33
• 4.1.4 仿真后处理33-35
• 4.1.5 小结35-36
• 4.2 气浮参数分析36-37
• 4.2.1 机械结构36-37
• 4.2.2 气浮参数说明37
• 4.3 小孔节流与薄层运动37-43
• 4.3.1 伯努利方程37-38
• 4.3.2 小孔流量38-39
• 4.3.3 薄层运动39-40
• 4.3.4 抗侧向力基本原理40-43
• 4.4 节流孔直径与气膜间隙43-46
• 4.5 节流孔直径与供气压力46-48
• 4.6 节流孔直径与轴向位置48-51
• 4.7 泄压槽的作用51-58
• 4.7.1 机械结构的比较52-53
• 4.7.2 气压分布比较53-55
• 4.7.3 抗侧向力及耗气量对比55-56
• 4.7.4 气膜刚度对比56-57
• 4.7.5 中间位置卸压槽57-58
• 4.8 小结58-59
• 第5章 实验及结果59-66
• 5.1 试验装置59-61
• 5.1.1 装置加工及装配59-60
• 5.1.2 供气及控制系统60-61
• 5.2 实验过程及数据61-65
• 5.2.1 实验准备61-62
• 5.2.2 摩擦力实验62-63
• 5.2.3 恒张力实验63-65
• 5.3 实验小结65-66
• 第6章 结论与展望66-67
• 6.1 结论66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果70

【参考文献】

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1 张孝谦,袁龙根,吴文东,田兰桥,姚康庄;国家微重力实验室百米落塔实验设施的几项关键技术[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年05期

2 于天彪;王学智;关鹏;王宛山;;基于FLUENT的液体动静压轴承的动态特性分析[J];润滑与密封;2012年06期

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本文编号：660898