阀门环形螺栓组装配工艺优化及其实验研究_张晓庆.pdf

硕士学位论文硕士学位论文 阀门环形螺栓组装配工艺优化 及其实验研究 VALVE RING BOLT GROUP ASSEMBLY PROCESS OPTIMIZATION AND EXPERIMENTAL RESEARCH 张晓庆张晓庆 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2013 年年 7 月月 国内图书分类号：TK-39 学校代码：10213 国际图书分类号：621 密级：公开 工学硕士学位论文工学硕士学位论文 阀门环形螺栓组装配工艺优化 及其实验研究（应用型）硕 士 研 究 生：张晓庆 导 师：谢大纲 副教授 申请学位：工学硕士 学科：机械制造及其自动化 所 在 单 位：机电工程学院 答 辩 日 期：2013 年 7 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 Classified Index:TK-39 School Code:10213 U.D.C:621 Privacy:Public Dissertation for the Master Degree in Engineering VALVE RING BOLT GROUP ASSEMBLY PROCESS OPTIMIZATION AND EXPERIMENTAL RESEARCH(Applied)Candidate：Zhang Xiaoqing Supervisor：Associate Prof.Xie Dagang Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Mechanical Manufacturing and Automation Affiliation：School of Mechatronics Engineering Date of Defence：July,2013 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-摘 要 泵前阀是航天某系发动机重要的控制元件。为了适应航天某系发动机管道控制质量的要求，必须对泵前阀阀门提出更高的装配质量要求。阀门环形法兰螺栓组连接的正确安装对保证法兰接头的结构完整性和连接密封性两者都具有重要意义。阀门环形法兰变形的均匀性主要取决于连接环形法兰螺栓组的装配工艺。螺栓装配的拧紧顺序是保证阀门环形螺栓组装配过程中预紧力的一致性的重要因素。本文针对航天某系阀门环形法兰螺栓组装配的工艺进行调研分析，确定了现有阀门环形螺栓组的装配工艺。对扭矩控制公式的拧紧系数做了适当修正。对阀门法兰刚度进行了理论分析，建立了阀门法兰环形螺栓组理论研究模型，采用锥形对称研究法和 Waters 法确定了阀门法兰连接件的刚度。根据调研的法兰参数和工况条件，建立了阀门环形法兰三维模型，确立了阀门法兰仿真的边界条件。通过阀门法兰有限元仿真分析了阀门法兰依次装配、对角装配及同时装配时，阀门环形螺栓组装配顺序对阀门法兰应力和变形的影响，得出了阀门环形法兰变形均匀的优化方案。根据螺栓预紧力的特性以及本文实验的需求，采用功能分析、原理设计、流程设计等，开发了一套阀门环形螺栓组预紧力多路信号测试系统。设计了预紧力测试系统的硬件模块与电路方案。开发了螺栓预紧力多路信号测试采集控制程序。完成了预紧力测试系统的装配工装。运用 Matlab 拟合出了各传感器的特性曲线，计算出了传感器的特性参数。搭建了阀门环形螺栓组装配工艺实验平台，分析了垫片、润滑条件等影响因素对阀门环形螺栓组预紧力控制的影响。在顺序加载、对角加载、同时加载的条件下对阀门环形螺栓装配工艺进行了验证实验。采用差方分析法和切比雪夫不等式法对实验结果进行了评估预测。关键词：阀门法兰；螺栓组；有限元；预紧力 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II-Abstract The pump valve is one of the important control element of aerospace engine.In order to adapt to spaceflight plumbing quality control of a engine,a higher request of pump must be given.The correct installment of valve ring flange bolt group connection to ensure both the structural integrity of flange joint and the connection sealing are of great significance.Valve ring flange deformation unifo