減壓閥球頭磨損故障分析及改進

徐登偉，朱建國，羅大亮，曾維亮

(西安航天動力研究所，陜西 西安 710100)

0 引言

恒壓擠壓式增壓系統具有結構簡單、工作可靠等優點，廣泛應用于液體火箭發動機中，減壓閥屬于該系統的核心組件，其作用是將氣瓶內的高壓氣體壓力調整至(額定)增壓壓力，且在不同流量下保證系統增壓壓力穩定。

某恒壓擠壓式發動機試驗過程中，減壓閥出口壓力出現振蕩現象，導致個別工況壓力超過系統設計要求。分解發現減壓閥內部調節元件有磨損、蹭傷痕跡，其中主彈簧座球頭(以下簡稱球頭)磨損極為嚴重。根據減壓閥內部各零件磨損現象分析和故障排查，球頭磨損是導致減壓閥出口壓力振蕩的主要原因。隨即對以往的典試產品進行分解檢查，同樣存在球頭嚴重磨損的現象。球頭磨損可能導致減壓閥閥芯自找正能力降低，彈簧調節系統對中性不良，進而導致內部各調節零件間異常接觸、摩擦力增大，引起出口壓力的振蕩，從而影響減壓閥的工作可靠性。因此，亟需采用措施解決減壓閥球頭磨損的問題。

本文針對減壓閥球頭磨損的問題，開展故障機理分析，通過仿真軟件對球頭接觸處的應力和應變進行了計算，提出結構改進方案，并驗證了改進措施的有效性。

1 減壓閥球頭磨損故障

1.1 結構介紹

減壓閥中壓蓋球窩(以下簡稱球窩)與主彈簧座球頭的結構如圖1所示，其作用是加載彈簧力時，減小摩擦力，防止膜片感壓元件受力褶皺，造成膜片的破壞或剛度改變，從而影響減壓閥的工作可靠性，廣泛應用于液體火箭發動機減壓閥結構設計中。……