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空间大载荷石蜡驱动器研制

张顺杰 王露斯 聂超 何咏 张小勇 闫晓军

张顺杰, 王露斯, 聂超, 等 . 空间大载荷石蜡驱动器研制[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(5): 1038-1044. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0399
引用本文: 张顺杰, 王露斯, 聂超, 等 . 空间大载荷石蜡驱动器研制[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(5): 1038-1044. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0399
ZHANG Shunjie, WANG Lusi, NIE Chao, et al. Development of a large load space-used paraffin actuator[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(5): 1038-1044. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0399(in Chinese)
Citation: ZHANG Shunjie, WANG Lusi, NIE Chao, et al. Development of a large load space-used paraffin actuator[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(5): 1038-1044. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0399(in Chinese)

空间大载荷石蜡驱动器研制

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0399
基金项目: 

国家自然科学基金 51505018

国家自然科学基金 11272025

CAST创新基金 2014ZY610001

详细信息
    作者简介:

    张顺杰,男,硕士研究生。主要研究方向:航空宇航推进理论与工程

    张小勇,男,博士,讲师。主要研究方向:空间智能结构、形状记忆合金驱动器、高温结构力学

    通讯作者:

    张小勇, E-mail:zhangxy@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V474;TB332

Development of a large load space-used paraffin actuator

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51505018

National Natural Science Foundation of China 11272025

CAST Foundation 2014ZY610001

More Information
  • 摘要:

    石蜡驱动器是当前空间非火工驱动器技术领域的研究热点,现有的空间石蜡驱动器主要采用弹性鞘挤压原理,具有摩擦力大、驱动力小等问题。本文针对这些问题,发展了活塞式空间大载荷石蜡驱动器,该驱动器通过活塞结构有效增大了石蜡液压对驱动杆的作用面积,大幅提高了驱动力;通过双层密封设计和复位弹簧设计,确保了驱动器的密封及复位性能。为了验证该方案,完成了原理样机的制造,开展了摩擦力测试、功能测试、寿命测试等试验。结果表明,采用载荷范围为85~165 N的复位弹簧能推动活塞克服系统摩擦力进行复位,保证了驱动器的自动复位功能;在额定功率40 W(额定电压12 V)下,驱动器的输出位移为6.9 mm,响应时间为20 min,驱动力超过300 N。寿命试验表明,该驱动器寿命超过100次,多次输出位移稳定性好(7 mm左右波动);驱动器密封性能优秀,经历100次作动后,未发现石蜡泄漏。

     

  • 图 1  空间大载荷石蜡驱动器方案原理图

    Figure 1.  Scheme principle of large load space-used paraffin actuator

    图 2  石蜡驱动器功能测试试验装置

    Figure 2.  Test setup for function test of paraffin actuator

    图 3  摩擦力测试曲线(完全复位后活塞的位置为零点)

    Figure 3.  Friction force test curves (zero piston position indicates a full reset)

    图 4  石蜡柱长度设计曲线

    Figure 4.  Design curves of paraffin column length

    图 5  空间大载荷石蜡驱动器原理样机

    Figure 5.  Principle prototype of large load space-used paraffin actuator

    图 6  驱动器(安装复位弹簧)空载复位试验曲线

    Figure 6.  No-load reset test curves of actuator (with reset spring)

    图 7  额定电压下石蜡驱动器温度及温度变化率曲线、输出位移及位移变化率曲线

    Figure 7.  Variation of temperature and temperature change rate, output displacement and displacement change rate of paraffin actuator under rated voltage

    图 8  不同负载下的输出位移曲线

    Figure 8.  Output displacement curves under different loading

    图 9  石蜡驱动器输出位移-作动次数试验曲线

    Figure 9.  Output displacement versus cycle number test curve of paraffin actuator

    表  1  复位弹簧参数

    Table  1.   Parameters of reset spring

    参数 数值
    压缩后载荷Fmax/N 165
    压缩前载荷Fmin/N 85
    外径/mm 15
    内径/mm 11
    丝径/mm 2
    总圈数 10
    刚度k/(N·mm-1) 8.99
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-11
  • 录用日期:  2016-06-12
  • 网络出版日期:  2017-05-20

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