QJ 1497-1988 航天用气体减压阀设计准则.pdf

1、Q.J 中华人民共和国航天工业部部标准QJ 1刽7-88航天用气体减压阕设计准则1988-04-25发布1988-11-01实施中华人民共和国院去工业部发布E次1 主题内容和适用范蜀川.，. . .，.川山川川.( I ) 2 特点. . u. . . . . .( ) S 气体被压凋插基本类望.，. ( 3 ) 4 气体磺压澜的设计准那刊.,. ( 6 ) 附录A气体减压阔的性能比较麦(参考件. . ( 14 ) m录B常用的理论计算公式与方程参考件. . . ( 15 中华人民共和望航天工业部部标准QJ1491-88 黠天用气体减军晦设计;筐挺自1 主噩肉相适用.11本标准巍寇了气体减压爵

2、的基本类型和设计准那。本标准适用于导弹、运载火箭，卫星以及地覆设备用的气体减压阔e2 辖点气体减何是航天飞行器系统中的种压力调节装置。它的作用是将采自气源自古高压气体黯压$1J下游部件工作脐需的低压.当气辈革Hi.力和输出流量发生变化时，减军阀应能启动我节阕目前开度，保持出口压力的稳定，使其在规定却容许锯差范庭内.-e在完或这-功能肘，必主要跟刽过程中许多因素的影呐，并保持系统工作具育良好除动态确应和稳定性。2.1 用途和设计援导思想在航天飞行器系统中，气体减压闵最普遍的用途之是为推进系统泛你能源提供不变的压力，这于压力既可Jll来对液体推选刻贮翁增丘，以便使火箭发动极绘出恒寇的推力，或泪来直

3、接经喷雪排出预定流量流体，主司卫星姿态控刽冷气推进系统。操纵各种阀门或自动装置B也可用在泵压式输送系统中，使贮箱内始终维持正部压力来保护贮箱，或者维持泵妥求的极入ff力p航天用前气体践压鹤不同子工业中应用部液压怒，其特点在于要求莹莹轻、体;lHJ卜、可靠性苔飞寿命长，而零件材料适用面窄、工作技术要求严格、环境条件王军劣。这些特点给气体减豆冽的设计和实际应)fj带来许多河题。glJ妇，发!j除段的强烈振动、冲击和加速度可能会引起结给我坏、连接点检验、使l能漂移超出容许范眩，这在是需要提高减压阅设计的抗摄能力。在I);温环境F工作要求防止水汽凝结、采)fj特殊击密封方法与密封对科。另外民于温度变化

4、范E哥大也会使榕的一些美键参数发生显著变化.这对减压阀的静态泛力调节精度和动态响应辛辛往具有较大的影峡，因丽在结构设计与零件材料选择时必须给予足够始重视。减压闷在高空工作尚需经历真空与辐射环境。工作上的其它!可草草包括z工作的不稳定性、瞬应慢、出口运力起源、流体介质污染、零件材抖与工作介质不梧容、泄漏工作失灵以及出口压力重复桂不佳等。作为设诗的第一阶段，设计者应根据设计侄务书的茧，茧，首先要选择一种最适合于使用始减压在南类型。ili在选择减压妈类型与结格之前，必需先确定所有的设诗技术要求与工作部环摸条件。在某些情况下，减Hi.姆在航天飞行器上的定南方位、加速负载、冲击与鼓动量级以及工作温度范围

5、等对阔的工作必影响丐能是关键的。如果事先未能完善地确定阀豹设计技术要求，阔的结掏选得不好，会导致需要进行代倏昂贵的重新设计。童在去工草草部1988一例-25被准1988-11-01实施1 QJ1491-88 利JH;运有实际吉事件的模拟器有计算机化的数学模型，研究一个包括减压窝在内的系统中各部件之i司在i梧互作用，这在参数优化设计、失效分析以及解决稳定性问题等方否是非常有用刻。在导弹、运载火箭以及卫星的火童音发动机系统中应用这些部件的经验证明，在模拟工作条件F进行广泛的试验，对提苟戮汪泌的佳能与可靠性，验证问题皇宫解决措施站台理性具有重大的作菇。在某些战天应用场合，要求减压倒在元流量钱也情况下

6、具有良好始截止或关际能力，容许始泄漏量妥非常小，以搜刮航天飞行器惯性飞行阶段发动视系统不工作对的气体损失量，草草止撞送1flJ贮箱结构负荷增大和影端下游部件工作.减压阀的关闭压力应尽量接近出口压力最离容许佳，雨不能过大，这对以jj(冲方式工作的卫星姿态控制系统来说尤为重要。在选择减压阀的结构、确定部关键元件怒尺寸与特性时，应使所有工作条件下的减压阀豁出口压力傣差保持在容许范潭窍，然后进行富态分析，以验证阀割草草态响应和稳定性是否攘足技术要求，为了确定由于气草草力和流量变化庆引起的减压阀出口压力误差，可针对不同结榕的问列出相应的作用于阔的活动件上部力平衡方程见躏录码。在疏远阀座孔径与梁志工作行程

7、、敏感元f、弹簧等关键待得尺寸对，应将由于气漾压力与流量变化引起始或压阀出口压力银差限制为容许的总误差的一小部分，遥常为25%左右e出口压力误差的其它来源有重主变变化、J哼FJ经受的冲击、振动、如.l;、摩擦等影响、弹簧均冽度变化以及部造公差等。2.2 设计要求气体减压阅后2一般设苟妥求是zk 工作分主主吉b. 泣口压力范吉Plmax-P:自由，C. 出口压力及其允许铺盖血，-n d. 压力调节蔼蜀BL 流量G皿aXJf. u，者应时间，9. 环境条件g包括环境温F变、环境压力、皇军功、过录等，人主量多i. 工作寿命zL 兔许遗毒草率指标等。2.3 设计程序不同结指均气体减压间，其设计程序是大

8、致相同动。首先根据给定的原始数据和设计要求(包括使用条伶)进行方案选择.I!ll选择一种较为合适的气体减压i湾的综稳型式e在方案选择时既要考虑到方案的先造性，又要考虑到现实始可能性g在技术指标方酶，既妥尽可能的高，卫主要考虑变现实的工艺水平如郊工部可能佳。在体草骂和重量指标方面，主要根据具体镜况，分别于J;.(对待。对气体击最后涵的丐靠性要求，在设计a1亦应给予足攘的重视e其次边进行初步设计。通过计算稳定主要零件的结构参数、尺寸，并选定材料，再确定敏感元件约有效密2 (lJ1497-88 积及弹性活动系统总陨度等根据这些数据进行结榕的初步设计，然后根据部步设计进行静态辛苦性计算，必要陈还要进行

9、动态特注数学模拟.以验证设计的动态品渎，并提i也修攻某些参数，完成气体减压阔的初步设计。然后通过试握全密考核设计的正确性以及是否满足设计任务书的要求。当不满足时再对初步设计进行掺泼，直到全面满足使用妥求为止g3 气体1tBi澜的基本羹噩在各辛辛航天飞行器的控制系统中，气体猿压部按其作用方式的东同，可以分为以下两大基本类型a3.1 直接锥湾或气串串在军瓣直接作用式气体减压阂，因其结椅第单和使湾安全丐靠而获得广泛应用e官本身还有直在下放多种型式。3.1.1 璋簧1JJ霸主E裁军揭a. 正!每作层减压阀觅图1) 这种减压阔的选口压力作用在活11上使活门打开。自词节弹簧载荷降低所引起她ifl口压力偏差

10、与在进口压力降低厨引起揭出江压力偏差是相互叠加的e因此出口王军力偏差较大，豆复位弹簧负荷较大。但结梅简单;重量轻。军7b. 反向作用减润见盟主2) 这辈申浓压阀的进口压力作用在活门上使活门关愿。其优点是由词节弹簧载夜降低E号引起的出口压力偏差与自进Z汪力降低引起豁出口压力镶差相互减弱的作用a远i比稳压精度比王禹作，唁减压阀r;结构简单，重量轻。3 告J1497-88m2 C. 鲸荷正声j作用减压腐(图3) 这种减压间的高低压蜜之间具有压力部砖的元件，适用于小流量和高穆度的情奖。l!l其流量小，阅芯行程很小，主要出洞节弹簧载持降低所引起的出口压力健差也很小，而忠于遂口压力薄低段引起的出口压力统差

11、，回来累了部荷结梅也可以想奸，所以这种减汪魏可以获得相当高的精度。其结将简单，工艺简便，外形尺寸和重量都可以做得比载小e冉舌丑f一尼琶3d. 部荷反l句作用减压沟(见m4) 这称减压腐具有卸荷和皮肉作用湾者前优点，因冒出口压力铺差小，运Il范il1广，特别适用于进口压力变化大的清况。稳汪精!I:较高。图44 Q11491-88 .1.2 气压力E载重t.Bi幌这类藏压凋适用于离压，如选m弹簧JJIl载，需要相当大的我荡，使弹簧和敏感元件尺寸很大，商选用气压m载，结榕尺寸可以小些因吕前气压JJIl载式减压董哥哥分以下两种民亵漓压力主日载重量压凋晃图5) 这种减汪阙运活于小流量、高精度呈处于稳定环

12、填温度下部控秘情况。因混量小，精芯行程小，不会引起草E载涯压力有较大变化，事基准载荷可维持基本不变，达到校高部稳E王精度，但对翅我驻气密位有严格要求。嚣5b. 恒压力H裁减部觅图6) 这矜减压刻适用于离压、大流量，交流量、中等精度的情况。因滚量变化大，阔芯行程变化亦大，若泪弹载如载，其载宿降低也会很大，稳汪精度必然梅当差。此时营运用辈辈度毅离的控制减汪祠，以提供稳定必恒压加载就可避免上述量是点。设计得好，此种减压阀可获得中高精度。R 噩5 QJl毒91-883.2 先导式气体撼压凋(Jl!.1II7 ) 先寻式气体费应阀均由两只直接作声自式减豆腐经告商成。其中之称作导饵，!Il主i源节手抽泣缸

13、另一f主z悔的战压鸿的载荷。寻凋可查委敏惑减压际出口压力的微小变化，并将其放大，用以注:非自主i碍捻开度先等式气体减压阀主要适窍于离莲、大流量和高猪皮的情况。B前，望外航天工业中应用较多，il!I内亦已开始使用，但设计方法混不够成熟、完善e与直接作用式减ff资格比，先导式气体或压问主H哥哥哥周期较长，设计难度及试验工作量穰较大，但它代表了气体撬压在毒今后的发展方窍。一絮，对于稳压精度要求高于:t2%者，均应考虑选!Il先导式气体孩应商。L.j 耳?rE 7 毒气悻串在压鹰的设计准到气体被压黯吉设计与众多的因素有关，下主ij:ljjg丁设ita主应遵守的设计准则，并推荐了一些有效总经泣。也4.1

14、 结榕气体裁军泻的结构应在满运系统妥Z立刻滔提下尽可能简单a是第二住的结乎每一般具有最高约可靠这、最轻姑重量和最低的成本。当系统治黑格条Jt-增驾l对，减ffi洞w复杂程度也格应增姐。设计者透常可以适合使用的最简单的类型与结构开始。主1l8不能满足设计妥求，逐步着如结构的复杂性。但如采用简单的减压沟设计朱建系统工作受到我大治影响时，亦可考虑对规寇的某些技术要求重新遂行磋商，续减汪主理没汁尽可能简单化。提窍不JOJIb!ll途和技术要求来选绎不同的类型。一般原则是sL 部费正向孩压部iif用于低压、三J、流量、离精度的情况(觅附录A), 电QJ1497-88 b. 卸荷反1;lj减II阀的边用范

15、阔比较宽，最适用于中胶、中流豪、中理事精度的情况zC. 气压力H裁式戒II阀运用于商胀、火流E墨、中理事精度的情况，d. ;G导fI:减压阀百I用于高f:E，大!it盗、商静;!:量小滑油I!舍问除、在雪门将fl苦材料的抗颗轮污染的能力进行选择，微孔尺寸应小型j足以把T能会引起失效的微粒滞留性。过滤器逍遥尺寸IY.根铺票统流篮Jf求确定.使最大流镜下的过滤潜压阵符合系统设计要求。过滤5G件成有一定的承底能力与抗忡ru能力。为了防止减!E阀内部自身产生并积累的污黯剂，除在设计上防止出现雕损外，还必须制定产品统辈辈，试险和使用时的净化、处理、济价J检堂等条例。此外，还必须在纷构t采取保护安装调节弹

16、簧的空间的措施，防止液体，含水气的空气和其t:外来:t余物进入。被体.水汽凝结合会妨碍敏感元件运动，将活动l词隙堵死，t;j致改变弹簧恃性、损坏愤片和使减服阀产效误动作，调节弹镶防内的问隙要小，滑R日挤然而要烦。必须树)!tE贮存期间保证院内始终不啻;j(汽的包装Jr.;是j干燥银序。4.11 温度仲健工作温度wi自自觉，压力调节精度姿求高的气体减!E阀筒里耳采取温度补偿措施。如I乡挂靠采取其它措施来提高精.91:会显著增加阀的体积与重盘。关键培技j盟庶变化对辈革准负载僚的影响。采用弹策时IY.按:意到，由于那策及其文承结构的热膨胀LI收缩、叨叨弹投书里量的改变成所仰起的辣筒刚度的改变，会使预

17、先调节好的将根负我骂:1变化。利用t弹性材料以减小温度变化对弹簧刚腔的影响;刹!ll材料组合，如用煤主主纲和不锈制组合):限树FRf3%_6伪、6%为低梢Il!.14 2) ，碗口2阔的额)出口EK1JP20Plo?3MPa，:妇问IF白3MPaPvlMPa 1.:J 1 1 lli1 Pa乐二tMPa为低应a3 ) 础1阀的额完卫作i南边G，:Go主o.5kg/s沱大也f，t.O.5kg/sG，O.lkg/s;iJ-: :l_. 心。运O，lkg/s/:/J!和f1:, 4) 1且最好的方集5) 2 -4主i:t_.:汰的可斗三96) .，1表示1嚣tt丁，自181. 1 气体藏应阀的液量公

18、式QJ1497-88 附怨自常用的穰lt计草公式与方辍(参考件)当气体减底I司的减应比大于临界压力比时，即ee，采用下列公式叫什吗(卡)叫(BI ) 式中，G气体的E旨主是;-，月，kg/s, 自1.2一一忧?景系数，通常跟=0.7.0.8，f 节流而积111Z J p，一进口服力，Pa, P户tI:l口压力，Pa, 活n出、进口处的咆xt压力比，即出p，/P .一临界压力比，即，.=(T-) k1 对于空气及JJl(子气体(.=0.528，对且在陈子气体e.=O.487，k一包热捐数.对，气及双原子气体k=1.4，对单原子气体k=1.37, R气体际数，Jjkg K，对空气及燃气R=287，

19、对氯R拥297，对氮R耶2078，5直且且4120对氧R=260, T, 活n进口她的介质温度，旦。对气体减f五阀的减f在比小于和等于l阶界股力比时，即e勺，采用下列公式g对问叫di十;(吐了)击( B2 ) 82 向作用端庄阀的:tJ平衡为穰PQA，十LY咒-P，A.十P，Ai-B-ZX响p，&脏。. 4( B3) 戏中，A.一膜片的乎可效诩织，皿雪Ai一一滔门商秧，m, p一一进口Ef力，PaJ p，一一出闪烁力，PaJ P，-大气压力，Pa, X一滔门的:fj涩，山，15 16 L一一调节弹簧的预应载衔，N, Y一一调节弹簧刚度，N/m , B一一氮位弹策的预!li裁荷，N, z-复位弹击毒刚度，NI剧。QJ1497-88 将此方程草著成微分形式，则出口压力的设，6P，可用下草草波尔s6P,Ai LX(Y +2) 6P，耐啕崎.，.句. (日4)AA -Ai AA -Ai 此处大气ffi力P.为零。附加说明s本标准由航天工业部七0/所提出。本标准幽航天工业部五。二所负责坦率.