[發明專利]氣壓修正真空膜盒實現壓力-位移特性設計方法

有效

• 申請號: 202110693536.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113505473B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 穆強
• 申請（專利權）人: 成都凱天電子股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

氣壓修正真空膜盒實現壓力?位移特性設計方法，基于軸尖焊接結構的氣壓修正真空膜盒的彈性敏感元件膜片，彈性敏感元件膜片為以圓弧外波加單個梯形波基礎型面的膜片結構，通過膜片壓力?位移特性關系式計算出彈性敏感元件膜片的厚度h；將厚度h與膜片的工作直徑D和厚度h的關系曲線圖進行對比，確定厚度h是否滿足剛度要求；將比值D/h和彈性敏感元件膜片的壓力P與D/h的關系破壞曲線進行比對，判斷膜片是否滿足強度要求；根據配套系統給出的真空膜盒的徑向工作空間尺寸，分配膜片梯形平中心頂高H2與支座和軸尖的高度，膜片梯形平中心頂高H2大于單個膜片的位移值W，膜片梯形平中心頂高H2小于膜片平中心最小直徑對應的高度值。

技術領域

本發明涉及燃油系統領域，特別涉及氣壓修正真空膜盒實現壓力-位移特性設計方法。

背景技術

發動機的重要工作系統燃油系統，其工作是否正常，直接影響發動機以及飛行器的可靠性和安全性。燃油調節器作為燃油系統的核心附件，是通往燃燒室的燃油流量直接進行調節的最基本的流量調節器，是實現發動機各種狀態供油量進行調節以合理地配合發動機的工作狀態的機構。同時也是故障高發區。航空發動機燃油流量調節器在膜盒老化和變計量油孔磨損、堵塞的故障模式下的供油量。由于發動機的供油量僅取決于燃油通道截面積A和計量油針前后的油壓差駐P，但同時改變這兩個參數控制供油量，調節過程將非常復雜。計算表明：對于燃油流量調節堵塞的影響十分顯著。膜盒作為測量壓力或壓差時，需要的輸出參數是位移W。利用經驗公式計算膜盒組件中自由端的輸出位移為W＝(n1c1+n2c2)(Fp-2+c3n1c1)(24)式中：n1、n2分別為開口膜盒和真空膜盒的個數；c1、c2分別為開口膜盒和真空膜盒的特性系數；c3為經驗系數；Fp為膜盒絕對壓縮量相關量Fp＝P3f-P22.5n1c1n1c1+n2c2。燃油流量調節器中的膜盒組件在長期使用后容易老化，直接影響薄膜的壓縮性，即使膜盒的系數c1、c2變大。膜盒老化后在相同工作環境下，燃油流量調節器的供油量會比正常情況下的偏多。膜盒老化對燃油流量調節器的供油特性影響不大；而變計量油孔的磨損、堵塞則對其特性的影響十分顯著。如果燃油流量調節器中的變計量油孔磨損，就會造成其面積增大；如果變計量油孔發生堵塞，則其面積減小。當膜片的兩面受到不同的壓力或力的作用時，膜片向壓力低的一面應變移動，使其中心產生與壓力差成一定關系的位移。研制與生產滿足特定要求的氣壓修正真空膜盒是一項復雜的任務。若要求膜盒位移與被測壓力呈線性關系，相對較易達到，而在20km～30km高度時，要求位移與所測量的大氣高度呈線性關系就不容易了。膜盒位移W與測量大氣高度H基本呈線性關系，當P﹣H從760mmHg均勻減小時，其位移急劇增加，呈現強烈的漸增特性，使這種膜盒的試制十分困難。由于波紋膜片參數很多，又相互制約，所以使得它的設計很復雜，波紋膜片的參數主要指兩方面，一是膜片參數，二是型面參數，膜片參數主要有膜片材料，膜片厚度和膜片工作直徑等，型面參數是指與膜片波紋形狀有關的參數，主要有波紋深度、波紋形狀、邊緣波紋、型面錐度、波紋傾角、波距等，波紋膜片型面有時為了調節膜片的特性，將膜片的型面做成一定的錐度或者球面度。在設計高度表的真空膜盒時，經常利用型面錐度來提高在真空時膜盒的靈敏度。錐型和球型膜片參數很多，特別是大撓度非線性微分方程組，在數學上求解極其困難，以往的理論計算可以分為兩類：一類是采用殼體或者扁殼的大撓度，或者小撓度方程來求解。另一類是將波紋殼或者波紋圓板看成是結構上的正交各向異性殼或者正交各向異性圓平板，采用正交各向異性殼或者正交各向異性圓平板的大撓度或者小撓度)方程來進行研究。對于波紋圓板，它得到的特征缺少中心撓度的偶次項，因而不能反映載荷反向時波紋殼(圓板)不同的剛度特征,而當波紋數較少及撓度較大時，這種差別可以是顯著的，不能用于研究波紋殼(圓板)的應力分布和局部失穩現象，只能解決分段均勻的波紋殼(圓板)問題，即每個波的波紋深度、波紋形狀必須一致，而不能解決帶有邊緣波紋、波紋深淺不同的波紋殼問題。由于殼體大撓度方程本身的非線性和復雜性，增加了求解難度。