2.2.2 放气温度和时间的计算
气罐放气时,气罐内气体的压力和温度从p1和T1降低到p2和T2。因放气过程较快,同样可按绝热过程考虑。
放气后的温度T2(K)
(2.2.6)
若放气至p2后,立即关闭气阀,停止放气,则气罐内温度将回升到室温,此时气罐内的压力也回升至p,p可按下式计算:
(2.2.7)
式中 p——关闭气阀后罐内气体达到稳定状态时的绝对压力(MPa);
p2 ——刚关闭气阀时气罐内的绝对压力(MPa)。
放气结束所需的时间t(s):
(2.2.8)
式中 p1——初始绝对压力(MPa);
p*——临界压力(MPa),一般取p*=1.893×0.1013=0.192(MPa);
——时间常数,按式(2.2.5)计算。
气罐放气时的压力与时间曲线(图2.2.2):
从特性曲线可以看出,当气罐内的压力大于临界压力p*时,由于气路最小截面处将总保持声速,而声速随温度而变化,故放气的流量也在变化,所以压力时间曲线为非线性变化;当气罐内压力p<p*后,放气流动属于亚声速流动,其压力时间曲线仍非线性变化。
2.3 摩擦阻力对高低机性能的影响及改善措施
2.3.1 摩擦力的来源及对高低机性能的影响
气液组合式高低机的摩擦力主要来自以下两方面:
1)密封装置的摩擦阻力。这是高低机摩擦力的主要来源。
2)上、下支点在转动过程中产生的摩擦力。此摩擦力相对较小。
2.3.2 减小摩擦力的措施
为了降低摩擦力带来的影响,可从以下几方面考虑:
1)提高密封件的表面光洁度,提高加工精度,避免由于加工引起的摩擦力的增大。
2)减小接触面积。在气动系统的密封中,摩擦力与密封体和缸体的接触面积成正比,因此减小接触面积有利于降低摩擦力,在结构设计时,在保证密封的条件下,应尽量减少摩擦接触面。
3)采用新材料,降低摩擦系数。传统的密封件摩擦系数较大,新型的密封材料由于摩擦系数较小,可大大提高密封性能,减少摩擦阻力。如斯特封、格来圈等密封件就具有较好的性能。
2.4 本章小结
本章介绍了气液组合式高低机的工作原理及其组成部分的作用,分析了贮气罐在充、放气时温度和时间的变化以及摩擦阻力对高低机性能的影响,并给出了相应的改进措施。
3 气液组合式高低机气动系统设计
由于火箭武器系统的特殊性,各型号的火箭发射装置设计都是根据自己的情况来进行,使得气液组合式高低机的设计也没有一个参照的标准。本章将在普通气动系统的设计方法之上,对气液组合式高低机的气动系统进行设计。
3.1 气缸结构设计
根据高低机的作用方式易知,应采用双作用单活塞杆气缸,两端采用铰支的结构。设计要求活塞直径为D=100mm~160mm,考虑到直径越小,缸内压强越大,对气动系统要求越高,故选择活塞直径D=160mm,即等于气缸内径。按d=0.28D初算活塞杆直径并参照气缸的活塞杆外径尺寸系列,得到活塞杆外径d=45mm。则无活塞杆端作用面积 ,有活塞杆端作用面积 。要求静态推力Fp达到30t,则缸内无活塞杆端压力为 ,有活塞杆端压力为 ,取大值作为其工作压力p=15.88MPa。推杆行程L=500mm,推进时间t=5s,得推进速度v=L/t=0.1m/s。无活塞杆端压缩空气流量 ,有活塞杆端压缩空气流量 。
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