阀门导向杆撞击应力数值分析

张 翼，张 婷，满 满，张雨佳，陆文婷



阀门导向杆撞击应力数值分析

张 翼1，张 婷1，满 满1，张雨佳2，陆文婷3

（1.北京宇航系统工程研究所，北京，100076；2.首都航天机械公司，北京，100076；3.北京航天万源科技公司，北京，100076）

基于AMESim软件对一种排气阀建立了动力学分析模型，求解了导向杆与主阀芯、主阀芯与阀座撞击时刻的最大撞击速度；基于Abaqus软件建立了发生碰撞部件的有限元模型，求解了该撞击速度对应的最大撞击应力。研究结果表明：采用的数值分析方法可为阀门导向结构的强度设计和试验预示提供指导。

排气阀；导向杆；撞击速度；撞击应力

0 引 言

阀门是液体运载火箭动力系统的关键单机，具有截流、调节等作用[1]。阀门中的导向结构能够实现定位、对中、运动等功能，在阀门性能中具有关键作用。导向结构的精度、灵活性和可靠性是阀门最重要的功能和性能指标之一。

箭上阀门导向结构的故障模式包括运动卡滞、强度失效、疲劳破坏等，这些故障模式都会造成阀门功能失效[2～5]。本文对阀门导向杆在运动撞击过程中的撞击速度及撞击应力进行仿真分析，能够为提高产品的性能和可靠性提供指导。

1 排气阀

本文主要研究液体运载火箭增压系统的排气阀，结构原理见图1。排气阀内腔可以分为2部分：控制腔和主阀腔，2个腔由密封圈隔离。贮箱需要排气时，排气阀通过C口通入控制气推动副阀芯向左运动，副阀芯和导向杆再推动主阀芯向左运动，从而打开阀门。阀门打开后，贮箱内气体通过排气阀B口经主阀腔通过A口排出。……