4160转臂式加速度过载模拟实验台结构设计与分析.doc

转臂式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 前言 1.1选题的依据及意义： 现代军事、国防领域对火工品飞行器的机动性要求很高。火工品的机定性越好，对其整体强度要求及越高，承受机动过载的能力越强。 为保证火工品的产品的质量和可靠性，必须进行火工品的地面过载实验，对火工品在法向加速度作用下的性能进行评价，用于指导产品设计与质量控制。离心加速度实验装置就是在地面上测试过载情况下火工品飞行器(如导弹等)某些性能的一种专用设备 。 例如，飞机在作水平盘旋机动时所受的力与角加速度有直接关系，质量大的飞机由于有受力极限角加速度就不能太大，而质量小的飞机在同样的受力极限上可以达到更大的角加速度，也就是说可以转的更快，转弯半径更小，水平机动性能更好。 离心试验台是由电机驱动带动实验台转动，从而通过测算轴的转速计算出加速度的试验装置，此外，还可以将样品进行分离。实验室用试验台的处理里量较小，体积和重量也较小，但分离的精确度较好，主要用在实验室中的分离提取与分析研究中。由于其功能的独特性，广泛应用干生物医学、石油化工、农业、食品卫生、航空工业等领域，它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品的分析分离。 1.2国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 　　转臂式离心过载模拟实验台是通过传动系统使固定在旋转架上的发动机转动而产生离心力，在过载情况下测试其某些性能参数的变化情况，主要用于航天航空等领域的科学研究。普通的离心机装置是靠不同物质的沉降系数的不同，在一定的离心力的作用下，将不同的物质分离出来。即它是通过离心运动中不同比重的物质所受离心力不同，因而被分离开来，在工业生产中，离心机基本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。 至目前为止,在加速度对发动机性能的影响方面,人们主要进行了由火箭自旋引起的横向加速度对推进剂药柱产生的加速度效应研究,即燃速增加导致发动机内弹道性能发生畸变,影响发动机的正常工作。这方面,国内外学者进行了大量的试验研究和理论分析工作,并取得了重大进展。 然而，某飞行试验的结果发现，由自旋产生的横向加速度与由导弹机动飞行产生的横向加速度对发动机工作产生影响的侧重面是有较大差别的，后者对发动机内绝热层烧蚀的影响最为突出，而且长期被人们所忽视，国内外至今缺乏对其的研究资料 已有专家设计了实验发动机与实验装置,进行了一系列飞行固体火箭发动机横向过载模拟试验,获得了不同加速度下发动机内绝热层烧蚀率定量化的试验数据。验证了横向加速度严重影响局部绝热层烧蚀的事实。机理分析表明,此种结果是由于横向加速度作用下燃气中Al2O3液态粒子偏离发动机中心线,沿离心力方向大量沉积所致。此项研究为相关的工程设计提供了基础性的依据。 离心试验台不仅在调速技术方面取得进展，而且随着制造和应用技术的发展，在多功能和自动化方面也有长足进步，如可变速率起制动、程序变速、直接输入离心力、操作程序的存储和调用、仪器状态的自动诊断、要求尽可能全的显示离心机的参数和状态信息、更加完善的安全保护功能等，有些功能不仅是锦上添花，而且直接影响离心效果，如可变速率起制动和程序变速可以改善区带离心效果和缩短离心时间等。 从离心试验台制造业整体来看，不可否认的是，我国离心试验台制造行业的整体水平与国外的离心试验台的制造、新技术研发、尤其在整机可靠性、稳定性、使用寿命、装配精度、操作的灵活性、人性化、以及某些新技术的应用（主要是是新概念的应用）等方面等方面还存在一定的差距。但我国离心试验台工业已经有部分厂家、在某些技术、性能方面，已经达到了国际先进水平，在某些专项技术上甚至已经超过了部分国外品牌。目前国内离心试验台制造商主要从多方面考虑进行设计、改进，使我国的卧螺离心试验台新技术应用、生产技术等方面得到进一步提高。 离心试验（过载试验、恒定加速度试验、恒加速度试验、加速度试验）一般可分为两类：第I类为性能试验，用以验证设备功能适应使用加速度环境的能力；第II类为结构试验，用以验证设备结构承受使用加速度环境的能力。如无明确规定，设备一般应进行这两类试验，在通过所规定各方向的性能试验考核后，再作各方向结构试验的考核。 1.3论文的主要内容 设计一个测量离心加速度的立式转台，待测件重量15kg，直径90-120mm，长度 900-1200 mm，最大离心加速度70g。要求转台的结构设计，并进行相应的强度计算。 第一步，查阅资料，熟悉离心机原理，了解离心实验台在国内外的发展状况和存在的问题。了解转臂式离心加速度过载模拟实验装置的特点以及在日常生产生活中的用途。根据其运用场合不同，适当选择合适的方案，以达到实用、经济、可靠的目的。 第二步，在对所选课题有个初步的了解之后，再确定转臂式离心