Abstract
Free body diagram analysis is done for key parts of pilot stage of LLV (Load Limit Valve) which is used to protect overload for static structural test of aerospace flight vehicle. It is shown through the analysis that diameter ratio($D_2)^{ten}/D_2)^{comp}$) of two poppets in a pilot stage must be equal to piston area ratio($A_{comp}/A_{ten}$) of a hydraulic actuator for making a poppet open consistently at constant force applied by an actuator. The result of the analysis is verified by measuring geometries of the poppets in the four different LLVs which are corresponding to four actuators with different capacity and have been used after being imported in this laboratory. Results of "Adjuster resolution tests" with two different pilot stages show the max. deviation of Fi(actuator force in instant of opening poppet) from average Fi obtained for each turn of adjuster is 0.3KN and max. deviation of the Fi normalized by average Fi of each turn of adjuster is 3.7%. From the results, it is verified that the two pilot stages with same poppet diameter ratio make a poppet consistently open at Fis within ${\pm}3.7%$ deviation from the average Fi. The deviation is shown to be caused from frictional force of O-ring in the poppet. Additionally, design factors for poppet spring and adjuster, which are also key parts of the pilot stage, are distinguished and procedure for deciding the factors are also shown in this study.
항공우주비행체 정적구조시험을 위한 과하중 방지를 위해 사용되는 하중제한밸브(LLV)의 파일럿 스테이지의 주요 구성품들에 대한 자유물체도 분석을 수행하였다. 이 분석을 통하여 유압작동기의 동일한 힘에서 일관성있게 포펫 개방되도록 하기 위해서는 파일럿스테이지에 있는 두 포펫의 직경비($(D_2)^{ten}/D_2)^{comp}$)가 작동기의 피스톤 면적비($A_{comp}/A_{ten}$)와 동일해야만 한다는 것을 보였다. 실험실에서 외산으로 수입하여 사용하고 있는 4개의 서로 다른 하중제한밸브의 포펫들 형상을 측정하고 대응되는 4개의 다른 용량을 갖는 유압작동기들의 피스톤 면적비들로부터 위의 분석결과가 타당함을 확인하였다. 두 개의 다른 파일럿스테이지로 수행한 "조절자 분해능시험들"의 결과들로부터 조절자 각 회전에서 얻은 Fi(포펫개방 순간의 작동기 힘)의 최대 표준편차는 각 평균값으로부터 0.3KN이고 표준편차를 각 평균값으로 나눈 무차원값으로 분석하면 최대편차는 3.7%이다. 이 결과로 부터 동일 포펫 직경비를 갖는 두 개의 파일럿스테이지들의 포펫은 각 조절자 회전에 대해 Fi/(평균 Fi) 값이 +/- 3.7% 범위에서 일관성 있게 개방되고 있음을 확인하였다. 위의 편차는 포펫 O-링의 마찰력으로부터 유발되는 것임을 보였다. 부가적으로 파일럿스테이지의 다른 주요부품인 포펫 스프링과 조절자의 주요설계인자들도 식별하였고 이들의 결정과정도 본 연구에서 보였다.
