高速无泄漏锁紧阀研制与开发

　　0前言

　　随着中国航天技术的不断深人发展,载人航天技术,绕月探月乃至登月的实现,最终,我们将建立自己的空间站。为此,空间对接机构模拟台应运而生,它可以为空间对接技术的前期研究提供地面模拟平台。空间对接是一项高难度的高科技技术,它要求控制的精确性,快速性是一般应用领域所无法比拟的。那么,空间对接机构若要能够准确模拟空间对接的各种环境,必须作到高精度,高相应以及高可靠性。高速无泄漏锁紧阀正是适应航天技术研究的需要而研制发明的,该阀流量大、响应快、可靠性高,关闭后无泄漏,它可以保障空间对接模拟台的安全。

　　1锁紧阀设计要求

　　(l)锁紧阀进出口压降03MPa时,通过流量不小于450L/min;

　　(2)锁紧阀对先导阀流量要求不大于20L/min;

　　(3)从先导级伺服阀接受关闭信号,到主阀芯运行到锁紧阀制动位置的时间不大于6.5ms;

　　(4)保压腔长时间封闭,泄漏量为零;

　　(5)启闭锁紧阀1万次无故障。

　　2锁紧阀方案设计

　　为了满足锁紧阀高速、大流量、无泄漏的设计要求,我们采取的方案是:高频伺服阀作为锁紧阀的先导阀驱动锁紧阀阀芯运动,锁紧阀阀芯采取浮动阀芯的方案,即阀芯由主阀芯、关闭阀芯和开启阀芯3个单独元件组成;通过锁紧阀阀套与阀芯的配合,保证锁紧阀关闭后无泄漏。根据设计要求,初步确定锁紧阀的结构尺寸以及伺服阀的性能指标。锁紧阀结构如图1所示。

　　其工作原理是:伺服阀接受开启控制信号,驱动开启阀芯,开启阀芯推动主阀芯,使锁紧阀打开;当遇到紧急情况时,伺服阀接受关闭控制信号,驱动关闭阀芯,关闭阀芯推动主阀芯关闭。根据锁紧阀关闭快速性以及关闭后无泄漏的设计要求,主阀芯与阀套在结构上组成了滑阀和锥阀两部分,在滑阀段,保证主阀芯快速关闭,从而锁紧阀可以迅速起到制动作用,当主阀芯进人锥阀段,经过适当的缓冲后,锥阀平稳关闭,避免主阀芯与阀套配合部位的撞击,保证了锁紧阀的工作寿命。锁紧阀关闭后,在左侧主阀芯与阀套组成锥阀结构,在右侧主阀芯通过密封圈与阀套构成动密封,保证了A腔的密封要求。当由于某种原因,伺服阀失去供油压力失效时,复位弹簧保证锁紧阀的主阀芯停在关闭位置,保持锁紧功能,保证空间对接模拟台的安全。在阀芯上安装了LVDT位移传感器,用于测量锁紧阀的运动时间。

　　3锁紧阀运动学仿真

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