基于某固体火箭发动机绝热层的一种新型机械缠绕工艺

王中奇，杨涛

（内蒙古工业大学，呼和浩特010051）

1 引言

绝热层的外部具有质量轻、导热性差、抗烧蚀能力强以及较高的柔韧性的特点，这些特点保证了绝热层的性能。一方面，由于其导热性差的特点可以保证壳体内外的隔热性，从而保护壳体不会由于温度过高而导致强度降低；另一发面，在金属壳体与内衬层之间的绝热层不仅将二者有机地连接到一起，并且可以起到缓冲应力的作用，从而改变受力状态，减小了二者之间由于温差所造成的应力改变。这样的特点保证了在金属外壳受热或受力改变时，内衬层的同步改变。所以说，绝热层是固体火箭发动机成型工艺中，至关重要的一个环节[1]。

绝热层成型技术作为目前国内固体火箭发动机壳体绝热层的主要成型技术，这种技术存在着诸多的弊端，诸如耗时耗力，成型周期长，同时在成型的过程中，由于是手工黏贴，会造成绝热层的鼓包、凹坑、脱黏等精度低的缺点[2]，这将导致绝热层在使用过程中出现厚度降低、热保护能力下降以及黏贴强度变化等诸多问题[3]。

2 主要技术指标

本文针对人工贴片的诸多不足，创新性地开发了一套机械贴片的设备，同时提出了一套全新的绝热层缠绕工艺。

主要技术指标剪刀撑机构变径范围：

φ135.8～φ373.6mm（不含气囊厚度），无级可调；

剪刀臂与X 轴夹角范围：8°～55°，无级可调；

剪刀撑驱动轴额定转矩：2.39N2m；

恒转矩调节剪刀撑驱动轴额定转速：2000r/min；

无级可调剪刀撑左右旋螺母付导程：3mm；

剪刀撑机构累积径向偏差：±0.15mm；

壳体装配行程：≤930mm；

壳体装配轴向定位精度：≤±0.12mm；

气囊装置与壳体装配装置定位夹紧后同轴度偏差：≤±0.25。

工作开始时，气囊装置小端V 形定位气缸上升，即6YA得电。将气囊放在V 形定位机构上，气囊左端夹紧装置得电，即气囊装置大端夹紧4YA 得电。

进给气缸即剪刀撑进给伺服气缸3YA 得电推动交流伺服电机向右移动，可涨联轴器插入气囊装置左侧输入轴，手动锁紧联轴器螺钉后，交流伺服电机回转，驱动剪刀撑机构外扩到设定径向尺寸，同时1YA 得电气囊充气到设定气压。

关闭气源，将气囊装置移动到绝热层数控缠绕工位，同时壳体夹紧气缸5YA 得电，将发动机壳体夹紧。缠绕完成后，伺服电机反转，剪叉式机构直径减小，同时7YA 得电，将气囊抽真空，气囊收缩到一定尺寸。

右侧气囊装置V 形定位机构即气囊小端V 形定位机构下移，手动可移动定心顶针并插入气囊装置右侧的顶尖孔中。交流伺服电机转动，带动发动机壳体向左移动到设定的轴向位置。

人工完成左右法兰和拉杆的装配。松开联轴器，进给气缸后移，脱开动力输入。松开气囊装置和壳体夹紧气缸，壳体定位与装配装置后移，右侧气囊装置V 形定位机构6YA 得电上移，取掉可移动定心顶针。

上位机部分电脑操作界面采用世纪星组态软件，世纪星组态软件基本可以由两部分组合而成，一部分为开发系统，另一部分为运行系统。开发系统和运行系统是各自独立的32 位应用世纪星组态软件程序，两者之间是一种相互依存又独立的关系，每次在开发系统完成的工程项目只能到运行系统才可以运行，但是两者又可以互相独立地运行，完成各自的功能。

3 结论

世纪星中的开发系统是集多种功能于一身的开发环境，在开发系统中，设计者可以完成对工程项目图形的绘制，变量库中变量的定义以及图形按钮动画的连接。在开发系统中，还有完善的图形绘制工具，即实时曲线绘制，历史曲线绘制等，同时还可以完成报警，安全管理等十分重要的功能。

运行系统是世纪星组软件又一个十分重要的模块，在运行系统中，可以显示动画图形画面，I/O 实时的数据通信，世纪星组态软件可以将工厂中的实时数据同软件内的画面有机地结合起来，并在图像界面上生动地表达出来，与此同时起到实时监控以及数据传输的任务[4]。