一种阀门力矩量化确定方法技术

一种阀门力矩量化确定方法，1）根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力Q1；2）根据螺牙弯曲应力计算得到最大轴向预紧力Q2；3）比较Q1和Q2的大小，并根据力矩计算公式得到最大力矩；4）采用有限元计算螺栓达到屈服应力时的最大力矩M2；5）比较M1和M2的大小，取小值作为阀门内无密封要求和有密封要的紧固连接的最大力矩；6）根据阀门内有密封要求的紧固连接材料的最小密封比压，获得最小轴向密封力F；7）根据密封结构的工作环境，获得最小预紧力为Q4；8）根据力矩计算公式得到最小力矩M3；9）采用有限元计算最小力矩M4；10）比较M3和M4的大小，取小值作为阀门内有密封要求的紧固连接的最小力矩。本发明专利技术解决了阀门紧固力矩依靠经验施加而导致误差偏大的弊端。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，1）根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力Q1；2）根据螺牙弯曲应力计算得到最大轴向预紧力Q2；3）比较Q1和Q2的大小，并根据力矩计算公式得到最大力矩；4）采用有限元计算螺栓达到屈服应力时的最大力矩M2；5）比较M1和M2的大小，取小值作为阀门内无密封要求和有密封要的紧固连接的最大力矩；6）根据阀门内有密封要求的紧固连接材料的最小密封比压，获得最小轴向密封力F；7）根据密封结构的工作环境，获得最小预紧力为Q4；8）根据力矩计算公式得到最小力矩M3；9）采用有限元计算最小力矩M4；10）比较M3和M4的大小，取小值作为阀门内有密封要求的紧固连接的最小力矩。本专利技术解决了阀门紧固力矩依靠经验施加而导致误差偏大的弊端。【专利说明】
本专利技术涉及一种力矩量化确定方法，该量化方法可用于火箭及导弹增压输送系统阀门内部紧固力矩的确定。
技术介绍
阀门作为运载火箭增压输送系统中的主要单机产品，对其可靠性提出越来越高的要求，随着定力矩工作的开展，阀门内部紧固力矩的量化确定已经成为提高阀门可靠性的重要途径。阀门内部紧固连接的特点如下:1)阀门零组件较多，内部紧固连接多，包括螺纹连接和法兰连接；2)阀门内部紧固连接多数属于有密封要求的连接，并且密封材料、密封结构个体差异较大；3)加工质量差异对拧紧力矩影响较大。目前阀门内部紧固力矩主要由操作人员凭经验进行，缺乏阀门内部紧固力矩定量的分析手段，造成阀门力矩量化控制工作进展缓慢。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供，实现了阀门内部紧固力矩的量化控制，解决了阀门紧固力矩主要由操作人员凭经验施加而导致误差偏大的弊端。本专利技术的技术方案是:，步骤如下:I)根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力Q1=L σ JAy，式中为许用轴向拉应力，Ay为螺栓的有效截面积；2)根据螺牙弯曲应力计算得到最大轴向预紧力(?2 =If，式中Qw为螺牙弯曲应力，η为螺纹圈数，W为单牙`螺纹断面系数，Xl为螺纹力臂；3)比较Q1和Q2的大小,取小值记为Q3,根据力矩计算公式得到最大力矩M1=IidQ3 ；式中k为螺纹扭拉系数，范围为0.1-0.3 ；d为螺纹公称直径；4)采用有限元计算螺栓达到屈服应力时的最大力矩M2 ；5)比较M1和仏的大小，取小值作为阀门内无密封要求和有密封要的紧固连接的最大力矩；6)根据阀门内有密封要求的紧固连接材料的最小密封比压，获得最小轴向密封力F=JiD.b.qmin ;式中D为密封垫片内径，b为密封垫片宽度，qmin为最小密封比压；7)根据密封结构的工作环境，获得最小预紧力为Q4=F+F';式中F'为气体压力、弹簧力和过载等产生的对螺纹的拉力；8)根据力矩计算公式M3=kdQ4得到最小力矩M3 ;式中k为螺纹扭拉系数，范围为0.1-0.3 ；d为螺纹公称直径；9)采用有限元计算最小力矩M4 ；10)比较MjPM4的大小，取小值作为阀门内有密封要求的紧固连接的最小力矩。所述步骤3)和步骤8)中螺纹扭拉系数k的值均取0.2。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:(I)首次提出按密封要求对阀门紧固连接进行分类的思路，对阀门紧固力矩计算流程进行设计。(2)首次采用有限单元法和理论公式相结合的计算方法确定结构刚度的最大力矩或保证密封的最小力矩，给出各紧固连接部位理论力矩范围及公差。通过本方法得到的阀门紧固力矩值与生产单位反馈实测值一致性较好，有效解决了阀门紧固力矩主要由操作人员凭经验进行的弊端。(3)首次提出阀门紧固力矩有限元计算准则，根据阀门内部紧固连接特点建立有限元模型，选择适当的单元类型，并定义合理接触形式，有效的提高紧固力矩计算精度。通过阀门内部紧固力矩分析方法，给出各紧固连接部位理论力矩范围及公差，最后结合工厂实测值完成阀门内部紧固力矩的确定。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术无密封要求的紧固力矩计算流程图。图2为本专利技术有密封要求的紧固力矩计算流程图。【具体实施方式】如图1、图2所示，对本专利技术进行详细描述:I)根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力螺栓紧固件可按理论公式计算最大轴向预紧力为:Q1=L σ JAy其中[σ J为许用轴向拉应力，Ay为螺栓的有效截面积。当螺栓无螺纹部分直径大于螺纹小径时，Ay=0.25 π (d-0.937p)2，否则取直径最小处的最小截面积。d为螺纹公称直径，mm ；ρ 为螺距，mm ;2)根据螺牙弯曲应力计算 得到最大轴向预紧力:计算公式为: 【权利要求】1.，其特征在于步骤如下: 1)根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力Qi=[。JAy，式中[σJ为许用轴向拉应力，Ay为螺栓的有效截面积；2)根据螺牙弯曲应力计算得到最大轴向预紧力&式中σ w为螺牙弯曲应力，η为螺纹圈数，W为单牙螺纹断面系数，Xl为螺纹力臂； 3)比较Q1和Q2的大小，取小值记为Q3,根据力矩计算公式得到最大力矩M1=IcdQ3;式中k为螺纹扭拉系数,范围为0.1-0.3 ；d为螺纹公称直径； 4)采用有限元计算螺栓达到屈服应力时的最大力矩M2； 5)比较M1和仏的大小，取小值作为阀门内无密封要求和有密封要的紧固连接的最大力矩； 6)根据阀门内有密封要求的紧固连接材料的最小密封比压，获得最小轴向密封力F=JiD.b.qmin ;式中D为密封垫片内径，b为密封垫片宽度，qmin为最小密封比压； 7)根据密封结构的工作环境，获得最小预紧力为Q4=F+F';式中F,为气体压力、弹簧力和过载等产生的对螺纹的拉力； 8)根据力矩计算公式M3=kdQ4得到最小力矩M3； 9)采用有限元计算最小力矩M4； 10)比较M3和M4的大小，取小值作为 阀门内有密封要求的紧固连接的最小力矩。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤3)和步骤8)中螺纹扭拉系数k的值均取0.2。【文档编号】G01L5/24GK103487195SQ201310403387【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日【专利技术者】高健, 石朝锋, 王细波, 马飞, 李娟娟, 崔景芝, 曾斌, 孙法国, 余锋 申请人:北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀门力矩量化确定方法，其特征在于步骤如下：1）根据螺栓的许用轴向拉应力确定最大预紧力Q1=[σL]Ay，式中[σL]为许用轴向拉应力，Ay为螺栓的有效截面积；2）根据螺牙弯曲应力计算得到最大轴向预紧力式中σw为螺牙弯曲应力，n为螺纹圈数，W为单牙螺纹断面系数，XL为螺纹力臂；3）比较Q1和Q2的大小，取小值记为Q3，根据力矩计算公式得到最大力矩M1=kdQ3；式中k为螺纹扭拉系数，范围为0.1?0.3；d为螺纹公称直径；4）采用有限元计算螺栓达到屈服应力时的最大力矩M2；5）比较M1和M2的大小，取小值作为阀门内无密封要求和有密封要的紧固连接的最大力矩；6）根据阀门内有密封要求的紧固连接材料的最小密封比压，获得最小轴向密封力F=πD·b·qmin；式中D为密封垫片内径，b为密封垫片宽度，qmin为最小密封比压；7）根据密封结构的工作环境，获得最小预紧力为Q4=F+F′；式中F′为气体压力、弹簧力和过载等产生的对螺纹的拉力；8）根据力矩计算公式M3=kdQ4得到最小力矩M3；9）采用有限元计算最小力矩M4；10）比较M3和M4的大小，取小值作为阀门内有密封要求的紧固连接的最小力矩。FDA0000378518140000011.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，石朝锋，王细波，马飞，李娟娟，崔景芝，曾斌，孙法国，余锋，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：