深空探测航天器推进系统永磁自锁式电磁阀设计及仿真

给出了一种应用于地月运输航天器的先导式高压、大流量永磁自锁式电磁阀(以下简称“自锁阀”)设计方案,对该自锁阀的电磁铁磁路设计进行了理论推导。对磁路中导磁材料铁钴钒软磁合金开展了不同热处理状态下的材料级试验,结果表明,两轮次880℃热处理条件可使材料获得较好的磁性能,其饱和磁感应强度达2.25 T以上,矫顽力低于150 A/m。根据使用工况对永磁体材料及O胶圈材料进行了选型和分析。采用有限元方法进行了磁回路静态及动态仿真,结果表明,-55~70℃工况下,永磁体对衔铁产生的静磁吸力在167~208 N之间,通电24 V条件下衔铁在70 ms内可完成全程动作。采用零维模型搭建主阀部分流通性能仿真系统,结果表明,来流压强为35 MPa氦气时,氦气流量0~350 g/s条件下,自锁阀主阀流阻低于0.35 MPa。

液压起重机过载保护系统的设计

采用凸轮和杠杆机构作为控制装置, 以完全机械-液压方式, 不需电的转换, 研究设计了一种液压起重机角反馈自动调压系统. 系统利用凸轮机构作为吊臂角位移信号输入和转换的环节, 将输入量吊臂变幅角度α转换为与之相对应的系统压力p1所要求的先导式溢流阀导阀调压弹簧的预压缩量Xt2. 采用杠杆机构作为比例环节以实现线位移的放大以及相互作用力的匹配, 从而控制Xt2以实现吊机系统压力p1随吊臂变幅角度α的自动连续调节. 系统的核心部分是一个专用先导式溢流阀, 它起到根据控制信号调节系统压力p1的作用, 实现机-液的转换. 先导式溢流阀采用差压式结构, 提高了其在低压范围的调压稳定性, 并可获得较好的启闭性能, 从而实现了用1根调压弹簧在吊机工作压力3～17 MPa(本例)范围内进行连续调压. 液压起重机角反馈自动调压系统设计的关键在于通过理论计算预先确定先导式溢流阀调定压力p1与先导阀调压弹簧预压缩量Xt2的函数关系, 作为控制系统设计的基础. 实验结果表明, 采用液压起重机角反馈自动调压系统可以较好地解决液压起重机施工过程可能出现的过载问题.

考虑门杆耦合效应的反弧门自振特性分析

针对高水头船闸大型反弧门结构动力设计安全问题,进行阀门、门杆系统自振特性三维有限元计算,探讨门杆耦合特性及主要结构尺寸的敏感性。研究表明,门杆耦合系统模态更加丰富,自振特性由吊杆起决定性作用,系统基频11.59 Hz,为吊杆单独弯曲振动,吊杆-门体耦合自振频率略低于门体,吊杆长度对系统自振特性影响较大,支臂外包面板厚度基本没有影响。

一种机械式停水自锁水龙头的设计与分析

设计了一种机械式停水自锁水龙头,该水龙头主要由阀体、阀芯、自锁杆和阀芯开关等组成。当供水正常时,通过自来水自身的压力,使阀芯上浮,并到达工作位置,此时工作状态与正常水龙头一样;当停水时,阀芯依靠自身的重力和弹簧的推力下移,使水龙头自动关闭,同时自锁杆卡入自锁槽,达到锁死目的。

双工位自锁电磁铁的设计与仿真

根据某型发动机系统要求,亟需研制一种具有双工位自锁功能的电磁阀以确保发动机断电时仍能正常工作。核心组件电磁铁作为自锁电磁阀最重要的部件,直接影响整个阀门的可靠性。以往型号发动机中双工位自锁电磁铁应用较少,在设计计算与仿真研究方面稍显不足,工程指导性有待加强。阐述了一种双工位自锁电磁铁工作原理,介绍了磁路设计与计算方法,使用有限元软件对电磁铁进行仿真计算,相关测试验证了设计的准确性。通过对电磁铁性能特性进行仿真研究,得到了外部参数对其影响规律。即衔铁工作气隙增大将导致吸力减小,驱动电压增大可使电磁铁动作响应时间减少、触发电流和电流储备系数增加,作动裕度有所提高。由此得到了一种具有工程指导意义的双工位自锁电磁铁设计方法。当前该方案电磁铁已用于某型液体火箭发动机中,并通过多次地面热试车考核。

橡胶减振垫在航天器中的应用及验证

文章针对某航天器振动试验过程中出现的自锁阀及其安装支架振动响应放大问题,提出了一种采用橡胶减振垫的解决措施,给出了增加减振垫后设备安装的刚度模型及其分析,并通过振动试验验证了这种方法的有效性。试验结果表明:采用橡胶减振垫可以较好地解决部分航天器上仪器设备在振动环境条件下响应超标的问题,措施简单有效,满足使用要求,具有一定的推广应用价值。

液控单向阀在液压回路中的正确使用

从液控单向阀的组成特点及工作原理入手,分别介绍了液控单向阀在锁紧回路、同步回路和平衡回路中的正确使用,提出了在锁紧回路中液压缸两腔的开锁条件及换向阀的中位机能的正确选择;在同步回路和平衡回路中,分别列举了正确和错误的使用实例,从而得以正确地将液控单向阀应用于上述三种液压回路中。

先导自锁式高速开关阀的研究

为了消除振动或其他不确定因数对开关阀性能的影响,提出了一种先导自锁式高速开关阀的设计方案。该阀采用二级驱动的先导控制方式,并设计机械自锁的结构使阀在失电或未开启的状态下能够实现自锁,保证了工作的可靠性和稳定性。在设计过程中,为了优化其性能,建立其数学模型,并在MATLAB上建立了主阀芯开启时的运动模型,进行了仿真。仿真结果表明该阀的动态响应性能良好。

505E数字电液控制系统振动分析及处理

分析了Wood Ward 505E数字电液控制系统振动原因,并对错油门平衡弹簧刚度降低等缺陷原因而产生自振的问题进行了探讨,给出了正确的解决方法。

自锁式电磁阀设计

介绍了一种特殊结构的自锁式电磁阀的性能特点和工作原理,该阀不需要长期通电也能保证正常状态下系统介质的流动。当需要切断介质流动时,电磁阀又能快速切断管路介质,完成系统预定功能。

双向液控单向阀在锁紧回路中的合理应用

液控单向阀广泛应用在液压回路中。介绍了双向液控单向阀的结构,分析了其工作机制,并提出了反向进油压力较高时的解决方法。针对由双向液控单向阀组成的锁紧回路,计算和分析了液压缸活塞在不同运动方向和不同负载方向时的开锁条件,总结了各种情况下的开锁压力计算公式。还讨论了锁紧回路中换向阀中位机能的选用,并对存在的振动等问题提出了改进措施。

自锁式防爆裂平板闸阀

介绍了自锁式防爆裂平板闸阀的结构、工作原理和设计特点,指出了该阀门的实际使用优点。

一种换流阀阀塔自锁式排水连接器的设计与分析

直流输电工程换流阀维护过程中,常需对单个阀塔进行排水。目前对单个阀塔进行排水尚无专用的排水工具。文中研制了一种换流阀阀塔自锁式排水转接头,实现了对联通管接口自动快速对接及松开,提高维护效率。

一种电液闸阀自锁机构的设计及研究

针对矿井排水系统中所用的电液闸阀存在的阀杆受流通介质力发生位移的缺陷,设计了一种具有自锁功能的新型电液闸阀。首先进行了自锁闸阀的总体方案设计,在Solidworks环境下建立了自锁机构的机械装配模型,运用ADAMS软件对其自锁特性和启闭过程进行了仿真分析,然后根据理论模型加工制造了试验样机进行试验,仿真数据和试验结果表明该自锁机构的设计基本合理。同时,电液闸阀在增设有自锁机构之后启闭时间和速度波动有所变化,更有利于防止水锤现象的发生。

冲击环境下航天器电磁自锁阀锁闭特性研究

电磁自锁阀广泛应用于卫星、运载火箭、飞船等航天器中,在发动机点火、火工装置爆炸、星箭分离等强冲击环境下,可能发生锁闭失效,影响航天器的安全运行.本文针对冲击载荷作用下电磁自锁阀的锁闭可靠性问题,研究了自锁阀锁闭失效机理,建立了工装-自锁阀有限元模型,并通过模态试验验证模型的正确性.基于模态叠加理论,研究自锁阀的冲击响应特性,根据冲击响应结果和阀芯能量分析,判断阀芯锁闭状态.为了验证分析结果的准确性,使用摆锤式冲击台开展冲击试验,得到的阀芯锁闭状态与理论分析结果吻合良好,说明了分析方法的有效性.本文的研究可为电磁式自锁阀的抗冲击设计提供理论基础和技术支撑.

高洁净度正弦机构驱动截止阀门设计

提出了一种新型快开截止阀门,该阀门适用于煤矿井下安全舱生命保障气路控制场合[1],通过正弦机构将手柄旋转±90°转化成阀芯往复直线运动,控制阀芯O形圈与阀体端面间分离、接触实现阀门开关功能,由于采用密封界面间无相对滑动设计避免了磨损,解决了填料球阀产生磨损颗粒物不可控的问题[2],保证了流路的高清洁度,传动机构具有增力作用,减少了手柄开启力矩。手柄锁定机构的独特设计具有高可靠性。利用有限元计算了O形圈接触力与压缩量关系,为计算旋转扭矩提供了边界条件。仿真了阀门流路的速度场和压力场,得出阀门的通径与流阻系数。该阀门与现有填料球阀相比具有洁净度高,密封可靠,手柄开启力矩小等优点,为安全舱气路控制阀门设计提供了一种新的技术途径。

新一代国产自锁式经导管二尖瓣缘对缘修复系统Kokaclip^(TM)首次临床应用的研究结果

目的分析新一代国产自锁式经导管二尖瓣缘对缘修复系统KokaclipTM首次临床应用的效果。方法本研究为前瞻性、单中心、单组观察的可行性临床研究,纳入2021年10月至2022年2月于云南省阜外心血管病医院行经导管二尖瓣缘对缘介入修复治疗的患者12例。患者经超声心动图确认为二尖瓣反流(MR)≥3+。手术采用股静脉路径,使用经导管二尖瓣缘对缘修复系统KokaclipTM完成二尖瓣介入修复,并记录围术期超声心动图指标、心功能分级、肾及各器官功能等指标与并发症发生情况。主要终点指标为术后30 d手术成功率。结果12例患者平均年龄(67.00±8.55)岁,男7例。其中退行性二尖瓣反流(DMR)患者1例,功能性二尖瓣反流(FMR)患者11例,MR 4+与MR 3+的患者各6例,MR平均缩流颈宽度(7.68±2.73)mm,平均左心室射血分数(39.1±10.7)%,所有患者纽约心脏病协会(NYHA)心功能分级均为Ⅲ/Ⅳ级。患者围术期恢复顺利,术后30 d随访手术成功率100%;无严重心血管临床并发症及器械相关并发症发生;超声心动图提示MR显著改善,3例MR 0+,8例MR 1+,1例MR 2+;平均左心室舒张末期内径(57.08±12.62)mm,8例(67%)患者NYHA心功能分级为Ⅰ~Ⅱ级。结论新一代国产自锁式经导管二尖瓣缘对缘修复系统KokaclipTM在首次临床应用中展现了良好的可靠性、安全性及有效性。

高压大流量先导式自锁阀设计与仿真

自锁阀受到压力和流量方面的限制,难以满足高压大流量液压与气动系统的应用要求。因此,提出一种结构紧凑、可靠性高、使用简单的高压大流量先导式自锁阀。采用高压自锁阀作为先导级,利用压差驱动主阀;采用内部溢流结构使阀门无流体外溢,从而使阀门更加清洁和节能。对该自锁阀结构原理进行论述,并对其关键电磁部分及流场进行仿真分析,证明了方案的有效性。

磁锁式双稳态自锁阀响应特性理论研究

空间飞行器推进系统中大量使用磁锁式双稳态自锁阀,其响应特性是设计中的重要环节,直接影响推进系统的精确控制。由于自锁阀一般采用双线圈控制,两驱动线圈间存在互感现象,响应特性的设计计算与电磁阀有明显区别,有必要对自锁阀的响应特性进行理论分析研究。根据磁锁式双稳态自锁阀工作原理及特点,建立控制电路和磁路等效模型,基于电磁感应定律推导出模型对应的电压平衡方程和力平衡方程,求解得出了自锁阀响应特性简化理论计算公式。公式解释了自锁阀在控制释放回路中感应电流会延长响应时间、增加电流比的原理,明确了自锁阀的动作裕度不会因电流比变化而受到影响的特点。根据推导出的简化理论公式对阀门产品响应特性进行仿真计算,计算结果和产品实际测试数据基本吻合。由简化理论公式研究表明:如自锁阀控制线圈回路中有感应电流,感应电流越大则自锁阀响应时间越长、自锁阀开启或关闭电流比越大,但自锁阀克服外力动作的能力不会因为感应电流存在而受到影响。

可降卸压双向液压锁紧回路及其仿真分析

工程上经常使用液压缸对大型球阀进行开关操作,并在开关位置设计机械限位机构,要求液压缸在开关位具备锁紧功能。传统锁紧回路在锁紧后,高压腔压力始终维持在系统设定的较高压力,往往造成限位机构损坏。从液控原理上分析了常用液压锁紧回路的特点,在此基础上提出了一种可降卸压双向液压锁紧回路,详细介绍了这种锁紧回路的原理和特点,为验证该回路具备可快速卸压至预设定压力的功能,使用液压仿真软件对传统锁紧回路和可降卸压双向液压锁紧回路进行了仿真,对比分析了执行液压缸高压腔的压力变化情况。分析表明,可降卸压双向液压锁紧回路在锁紧后可执行液压缸高压腔迅速降低到预设压力,具备有效保护执行机构的功能,满足实际工程需要、安全可靠,为安全、精确控制液压执行元件提供了一种新的液压控制方案,其设计过程和分析方法对拓展液压锁紧回路在工程实践上的应用具有一定的参考价值和指导意义。