杨洪亮等：充气活门及其充气装置的设计充气活门及其充气装置的设计杨洪亮张恩涛赵瑞光( 沈阳航天新光集团军品事业部，沈阳1 1 0 0 4 3 )摘要：，本文为一种新型充气活门厦蒜充气装置的设计，该装置为气体回路抽真空和充气的装置该装置在参考了许多的截止阀、安全闯结构的基础上，自行设计的新款克气活门及其充气装置，是一种结构简单，质量轻的微型截止阀。主题词；气路截止阔安全闼设计1 引言X X X 导弹动力装置气路增压系统要求当全弹连接后，需向气路系统预充气或抽真空，需要一种结构小，质量轻的充气装置。本文在参考了大量的截止阀、安全阀结构的基础上，按安全阀原理，自主设计了这款新的充气活门及其充气装置，满足了总体要求。2 设计思想由于系统重量紧张，必须减少充气活的质量，为此将充气活门设计成充气活门和充气装置，充气活门装在系统上，而将充气装置留在地面使用，当达到预定抽真空和预定充气压力后，将充气装置卸下，结构重量减少，实现了总体苛刻的质量要求。为了保证活门在系统中密封，将活门接嘴设计了堵头装置，确保活门密封。3 功能及组成充气活门装置的功能是：向气路系统内部抽真空或向系统预充低压气体韵装置。充气活门装置由充气活门及充气装置两部分组成。其中充气活门由壳体、挡塞、弹簧、垫片、活门、堵头等组成；充气装置由调整螺钉、上螺帽、O 型圈、垫圈、压帽、垫片、壳体、球形接头、螺帽、顶杆组成。4 工作原理充气活门由堵头装置和弹簧力压紧活门与壳体闯密封两道密封，确保系统气密性要求，当向系统内 7 3 8中国航天第三专业信息网第2 7 屠年会航天动力技术发展与应用学术会议论文集部抽真空或向系统预充低压气体时将堵头卸下，安装充气装置，充气装置压帽压紧球形接头与充气活门壳体接咀密封，然后调节调整螺钉，使顶杆与活门相接触，在进气口连接气源或抽真空设备，调节螺帽就可使顶杆顶开活门，即可向系统充气或抽真空。充气或抽真空完毕后。先将螺帽拧松，使顶杆与活门分离，活门在弹簧力和内部气压共同作用下达到密封效果，卸下充气装置，拧上堵头，确保加强密封。5 充气活门的设计，5 ，1 充气活门的设计考虑到重量限制( 尽可能的小，不大于O 1k g ) ，设计了这款充气活门，其结构形式见图1 。1 壳体2 挡骞3 弹簧4 垫片5 活门6 堵头图l 充气活门菇构示意田5 ，2 充气活门韵结构特点这个充气活门结构简单，质量轻，为了减轻质量只有壳体、堵头及挡塞采用了不锈钢材料，活门采用氟四材料，菲金属质量轻，与壳体密封性良好，且不伤害壳体尖边。在弹簧和活门间加上金属垫片防止弹簧直接作拜j 活门锐边，出现锐边萎缩，使弹簧脱离活门的作甩。为了确保活门密封采用了两道密封，确保可靠：1 ) 当抽真空时，由于外部大气压力只有O ，I M P a ，作用在活门上的面积为6 哪，因此计算得大气压作用在活门上的力P 为2 ，8 6 N ，假设弹簧刚度K 只有1 0 N m m ，对弹簧来说只要有弹簧位移量超过A = P K - - 0 2 8 6m 就可保证活门密封：充气完成后，活门在弹簧力和所充的低压气体作用下，起到密封作用。2 ) 充气活门接嘴处参照6 0 。角管路接头的形式，设计了堵头结构，也起到了密封作用，确保整个活门的可靠性。5 3 弹簧设计计算充气活门所选定的弹簧只起推动活门密封作用，而所处的气体压力较低，因此对弹簧的性能要求不慎严格。弹簧理论计算见表1 。杨洪亮等：充气活门及其充气装置的设计表1弹簧理论计算序号计算项目符号、单位计算公式弹簧参数l钢丝直径d ( r a m )1 62弹簧中径D ( r a m )1 03弹簧内径晓( r a m )色= D d8 44弹簧外径见( 咖)仉= D + d1 1 65节距t ( n u n )3 66有效圈数n ( 圈)3 57总圈数n t ( 圈)5 5 C ：旦6 2 58弹簧指数Cd4 c 一1O 6 1 5 9曲度系数WW =I1 2 4 1 3 4 c 一4cl O材料剪切模量G ( N m m z )7 9 x 1 0 3一G d 4 K1 l弹簧刚度K 悄r a m )2 面焉1 8 4 91 21 位移量x l ( m m )21 3h 时的工作负荷P 2 ( N )P 2 = K h3 6 9 81 42 位移量k ( n u n )31 5k 时的工作负荷P 31 “ 3 = I C A 25 5 4 71 6压并高度H b ( r a m )H b = n l d8 81 7最大位移量h ( r a m )舻H 0 - H b6 21 8自由高度n oH 痢什1 5 d1 51 9压并负荷P b 0 N )P b = 2 b K1 1 4 6 48 D 缈 2 0压并时的材料应力x b ( N m m 2 )。f 了万办8 8 4 5 82 1材料抗拉强度a b ( N m m 2 )1 5 7 02 2试验切应力t s ( N m m 2 )z s = 0 5 a b7 8 52 3许用切麻力【t 】( N m 一)阳= 强7 8 52 4试验负荷P s ( N )即盖1 0 1 7 32 5极限应力q i m ( N 觚一)5 I 1 2 m8 7 9 2 8 D W 2 6P 3 时的应力( N m m )2 万岛4 2 8 0 12 7疲劳安全系数S sS s = 土坠2 0 5 42 8螺旋角叫口)二叼切n L6 5 4 忍D中国航天第三专业信息网第2 7 届年会航天动力技术发展与应用学术会议论文集5 4 弹簧设计图样通过理论计算，设计了弹簧的图样见图2 ，选择弹簧钢丝的材料为1 6 5 0 C r V A - Y B 厂r5 0 0 8 9 3 。图2弹簧设计图样6 充气装置的设计为实现气路系统抽真空和充预压力，需设计一个充气装置，受质量限制，将充气装置设计为地面使用其结构示意圈见图3 。6 1 充气装置的设计原理1 ) 连接充气活门使用，活门运动自如。充气装置中顶杆头与调整螺钉下部开槽一侧紧密相接触加上压帽作用，使其无法进行横向位移，只能进行竖向位移，顶杆在调整螺钉作用下，上下移动，推动活门的打开与关闭。函：盏藿，弭整螺钉2 上螺帽3 0 型棚4 垫圈5 压l I 昼 6 蛰片7 光体8 璋形接韭9 螺帽l O 顶杆图3充气装置结构示意图2 ) 由于抽真空要求充气装置必须密封性，因此充气装置采用内部两道O 型圈确保顶杆处的密封：外部压帽压缩垫片及垫圈密封。共计4 道密封，确保了装置的密封要求。6 2 充气装置的结构特点1 ) 结构紧凑，便于导弹系统，安装后可操作性良好2 ) 结构简单，加工制造难度较小，利于生产。3 ) 可多次多台使用，经济性良好。2 4 1杨洪亮等：充气活门及其充气装置的设计6 3 充气装置与充气活门工作状态当向系统内部抽真空或向系统预充压时将充气活门堵头卸下，安装充气装置，调节螺帽使顶杆顶开活门。即可向系统充气或抽真空。充气或抽真空完毕后，卸下充气装置，拧上堵头。其工作示意图见图4 。图4 装置工作示意图7 结论这款充气活门及其充气装置是一款微型多功能截止阎，由于经验和能力的限制，尚有许多不成熟的地方，需要在研制生产过程进一步完善。2 4 2