[发明专利]一种气瓶支撑紧固装置设计参数和安装参数的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于设计验证领域，尤其涉及一种用于气瓶支撑紧固装置的设计参数和安装参数获取方法。

背景技术

一般设计验证的方法通常是先确定设计参数，通过分析验证基本满足要求，再通过试验进一步验证或确认。但是目前的设计分析方法无法解决本型号气瓶支撑紧固装置设计的特殊性。由于气瓶的支撑、紧固装置中引入了橡胶这种非线性材料，同时材料的部分设计参数与安装时的预紧力矩相关（耦合），使目前的力学分析工具无法对装置的力学特性进行准确的分析，一些关键设计参数（如厚度，接触面积）和安装力矩无法确定和验证。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用循环迭代方法，通过对包带应变和气瓶伸长量的监视测量，不断修正包带安装力矩（和缓冲垫），保证包带的安全性和气瓶的安全性，在此基础上，再保证使用过程中的紧固效果，以此最终确定用于气瓶支撑紧固装置的安装参数。

本发明的一种用于气瓶支撑紧固装置的安装参数获得方法，所述支撑紧固装置包括下支架和上支架，所述下支架位于气瓶底部，与气瓶的圆柱端头用螺钉连接；所述上支架包括第一包带、第二包带和底座，所述第一包带与第二包带之间用螺栓连接，所述底座固定在航天器的结构侧板上，所述第一包带、第二包带和底座形成包裹气瓶柱面的环形，且所述第一包带、第二包带和底座与气瓶之间分别放置缓冲垫，该安装参数获得方法包括：

步骤1，对气瓶支撑紧固装置的包带施加初始力矩0.5Nm，对气瓶逐级充气至35MPa；

步骤2，通过减小缓冲垫与气瓶的接触面积的方式，获得在包带施加初始力矩0.5Nm、气瓶内气压35MPa条件下小于规定包带应力60%的包带应力；

步骤3，通过减小缓冲垫与气瓶的接触面积的方式，使所述包带预紧前后所述气瓶伸长量的差值在包带施加初始力矩0.5Nm、气瓶内气压35MPa条件下小于5%；

步骤4，沿所述气瓶轴向逐级加载振动，通过增加包带预紧力矩的方式，使所述气瓶与所述气瓶支撑紧固装置之间的一阶频率在包带施加预紧力矩n*0.5Nm、气瓶内气压35MPa条件下大于90Hz，其中所述n为增加包带预紧力矩0.5Nm的次数；

步骤5，将所述步骤3中获得的缓冲垫与气瓶的接触面积作为缓冲垫的最终设计参数、所述步骤4中最终获得的包带预紧力矩作为气瓶支撑紧固装置的安装参数。

进一步的，所述步骤2中：

由应变测量值推算应力，判断所述包带应力是否小于规定包带许用应力的60%，若小于包带许用应力的60%，则进行自由伸长量判断，否则通过将所述气瓶放气、更换所述气瓶支撑紧固装置的缓冲垫，减小所述缓冲垫与气瓶的接触面积的方式，获得小于规定应力60%的应力。

进一步的，所述步骤3中：

测量所述包带预紧前后所述气瓶的伸长量，判断包带预紧前后气瓶伸长量的差值是否小于5%，若包带预紧前后气瓶伸长量的差值小于的5%，则执行步骤4，否则通过将所述气瓶放气、更换所述气瓶支撑紧固装置的缓冲垫、减小所述缓冲垫与气瓶接触面积的方式，使所述包带预紧前后所述气瓶伸长量的差值小于5%。

本发明的有益效果在于，解决现有技术中由于材料力学特性非线性引起的分析不准确、使安装参数难以确定的难题。对安装参数通过试验进行二维循环迭代，获得并验证了较为准确的安装参数。

附图说明

图1是本发明的用于气瓶双向变形的支撑紧固装置结构示意图；

图2是本发明的用于气瓶双向变形的支撑紧固装置A向示意图；

图3是本发明的用于气瓶双向变形的支撑紧固装置的缓冲垫示意图。

图4是本发明的用于气瓶支撑紧固装置的安装参数获得方法流程图。

具体实施方式

本发明通过对包带应变和气瓶伸长量的测量，首先保证包带的安全性和气瓶的安全性，在此基础上，然后保证使用过程中的紧固效果。

设计过程为，首先完成气瓶支撑紧固装置各零部件的初步设计，对于个别零件（如缓冲垫）未确定的最终参数（与气瓶的接触面积），多设计几组参数。

在现有设计的基础上，进行力学分析，由于包带处气瓶的轴向约束无法准确计算，因此要计算出在轴向自由度完全被约束和无约束两种工况下的联合一阶基频，作为参考。

试验开始前，测量待试验气瓶充气后的伸长量，作为试验比较基准。

开始试验，根据事前制定的判据，修正设计的接触面积参数和安装参数，安装预紧力矩修正原则是从低到高，缓冲垫的接触面积修正原则是由大到小。判据的优先级和基本原则如下：