低压环境实验舱的设计-课件.pptx

1、低压舱是通过调节抽气量与进气量的比例来实施上升与下降的。上升时抽气量大于进气量，停留时抽气量等于进气量，下降时抽气量小于进气量。原则是在模拟不同低气压条件的同时，保证舱内充分的通气量。经过了200多年的发展，各种低压舱应运而生。它由舱体、抽气系统、控制系统、供氧系统、连接管道、照明及通讯等组成。如下图所示：航天中的应用1，飞行员、航天员的选拔2，飞行员、航天员的健康检查鉴定3，航空航天医学体验4，航空航天医学体验医学领域1，支气管哮喘2，术前耐受性训练3，体育训练4，高原适应 低压舱系统是由进气系统，抽气系统，真空泵，管路系统和控制系统组成。该系统的原理图如下：低压舱舱体是一个密封低压舱，它由

2、进气系统进气，抽气系统抽气，造成舱内压力减小，达到低压效果。抽气设备主要是真空泵，它由变频器控制抽气速率。不管是进气系统，抽气系统都是由控制台控制，它控制进气速率与真空泵的频率来改变抽气速率，使舱内的压力达到我们我希望达到的值。进气系统有孔板流量计，电磁阀，电动调节阀，截止阀和消音器五种设备。孔板流量计接在新空气端，它测量进气速率，消音器接在靠近舱体端，为了太消除空气动力性噪声的设备。在孔板流量计与消音器之间是由电磁阀，电动调节阀与截止阀串联后与截止阀并联所组成。消音器连在靠近舱体一端；之后连接的是缓冲罐，缓冲罐可以减小真空泵抽气带来的压力波动；之后连接的是真空止回阀；之后连接的是真空泵，真空

3、泵抽取舱体的气体拍到室外。真空泵靠的是变频控制器抽气速率，其会产生大量的热量，所以在真空泵上接上了一个水泵对真空泵进行冷却降温。舱体设计要求：要求用高压风机进行抽气，通过变频器控制高压风机的抽气速率来平衡高度，新风端采用电动调节阀自动进行新风补给。（1）舱内有效尺寸：4m（长）2m（宽）2m（高），舱内容积：16m3；（2）设计高度：5500米（海拔）（3）工作高度：4500米（海拔）（4）上升、下降速率：130m/s可调（5）舱室通风量：120m3/h（标准状态下）（6）上升速率控制精度：1m（7）下降速率控制精度：1m（8）高度控制精度：30m考虑到成本问题，选用常用的45#钢材作为舱体机

4、构材料。查机械设计手册得45#钢参数如下：标准号：GB69988，密度7.85g/cm3,弹性模量210GPa,泊松比0.3，b=600mpa，s=355MPa。由于舱体要求，受力为四周受力，设计成长方体。所以，舱体面相当于周界铰接。查机械设计手册平板受力结果如下：在本设计中，舱体的进气口，出气口都是运用法兰连接，法兰孔径为80mm，法兰与舱体用焊接处理，法兰之间用螺栓连接，法兰上孔的直径为18mm，螺栓选用M16的螺栓，法兰厚度为18mm。具体示意图如下：由于舱体尺寸为4m2m2m，压力为49KPa。查压力容器设计指导手册，将舱体的窗口大小设计为400mm300mm，圆角半径为30mm。在门

5、上是窗口设计成圆形，直径为200mm。窗口都是装上玻璃。在舱体上的窗口四周预留了10mm的边界，即玻璃尺寸为420mm320mm，眼角半径为30mm。玻璃从外面装上，然后在四周加上密封垫。而门上的窗口则是运用螺栓固定密封在门上。如下图：门上的窗 舱体上的窗门与舱体之间通过铰接，铰接实现门的开关作用。铰链焊接在舱体与门上。铰接用销钉相连，如下图所示：在设计过程中考虑到舱体内部没有贵重物品，没有必要安装防盗系统，加上成本问题，所以设计了普通不用钥匙的锁。门锁包含把手，弹簧，固定挡片，凸轮，锁芯，拉手，滑动片，外壳等零件。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限

6、元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。相对于 WCS 原点的主 MMOI 和主轴:（单位：Pa）最大主应力 中间主应力 最小主应力 1.76191e+07 1.76007e+07 8.69343e+06 WCS X:-5.93655e-04 -9.47174e-04 9.99999e-01 WCS Y:5.06277e-0

7、1 8.62370e-01 1.11737e-03 WCS Z:8.62370e-01 -5.06278e-01 3.24168e-05 相对于 WCS 原点的质心位置:(-1.69679e+00,-1.05089e+01,9.57029e-01)质心的质量惯性矩:Ixx:8.69264e+06 Ixy:-9.82958e+03 Iyy:1.76054e+07 Ixz:-3.09885e+02 Iyz:7.96417e+03 Izz:1.76136e+07 相对于 COM 的主 MMOI 和主轴:（Pa）最大主应力 中间主应力 最小主应力 1.76184e+07 1.76005e+07 8.6

8、9263e+06 WCS X:-6.03505e-04 -9.23672e-04 9.99999e-01WCS Y:5.21108e-01 8.53490e-01 1.10284e-03 WCS Z:8.53490e-01 -5.21109e-01 3.37522e-05有限元分析结果中，最大主应力1.76191e+07 Pa17MPa，与舱体材料45#钢相比，小于s，合乎材料要求。在这低压舱的设计中，主要用到的管路元件有孔板流量计，压力传感器，电磁阀，电动调节阀，截止阀，消音器，缓冲罐，真空泵，水泵。具体选型如下：节流件名称：法兰取压标准孔板适用管道（DN mm）：50-1000适用直径比B

9、（d/D）0.2-0.75应用特点：易于清除污物，适用于各种介质型号：ISO5167GB/T262493材料：铸钢厂家：北京宣雷自动 化设备有限公司型号：ZCA-1P 温度：90 通径（DN mm）：6-100功率：15W材料：不锈钢厂家：上海金刚自控阀门有限公司型号：ZDLP-3810L 通径（DN mm）：40,50,65，80，100 电压：AC220V材料：铸钢厂家：上海金刚自控 阀门有限公司型号：JY41W-40P口径：15400MM压力：2.54.0Mpa 温度：常温材料：碳钢型号：WG18-1200-5公称容积：3 m3公称直径：1200 mm接口：80mm压力：0.1-1 Mp

10、a 材料：铸钢厂家：江苏民生高压 容器制造有限公司规格型号：KAD-205/1.61-15压力（Mpa）：低压 0.5-2.5温度（）：400排量：（t/h）15参考管径（mm)：89厂家：华银电力辅机 有限公司规格型号：2BE1-102-0类型：变频控制 50-1000 Hz速率：1-50 m3参考管径（mm)：80材料：叶轮（球墨铸铁），泵盖（铸铁），泵体（碳钢），圆盘（铸铁），待检泵头（普通）厂家：山东伯仲真空设备股份有限公司型号：L3D-50-0040-100最大扬程：40 m排水量：4 T/h功率KW/h：2.2厂家：永坚精机有限公司型号：PAA-23/25：量程：0110kPa 精度：0.2FSO（可选0.1FSO）输出：4 20mA,0 10V供电：24VDC频率响应：1kHz(可选5kHz)工作温度范围：-40100补偿（精度）温度范围：-1080有需要毕业设计的联系我。包括 说明书，cad图 三维图形QQ：674415300