擴(kuò)口導(dǎo)管裝配偏差對(duì)密封性能影響分析方法探究

夏芝瑋

摘 要 本文提出了一種研究擴(kuò)口導(dǎo)管不同裝配偏差對(duì)管接頭密封性能的影響分析方法，通過搭建試驗(yàn)?zāi)Ｐ停页鲚S向、徑向、角度裝配偏差下擴(kuò)口管接頭密封面的變化規(guī)律。構(gòu)建導(dǎo)管裝配偏差模擬試驗(yàn)臺(tái)，以驗(yàn)證仿真數(shù)據(jù)的可靠性。進(jìn)而摸索出切實(shí)可行的擴(kuò)口導(dǎo)管裝配偏差執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 擴(kuò)口導(dǎo)管;密封性能;裝配偏差

引言

管路系統(tǒng)作為現(xiàn)代飛機(jī)動(dòng)力傳輸?shù)闹饕ǖ溃鼘⒏鞣N元件和裝置連接起來傳輸流體，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳遞、分配和控制，像人體的“血管”一樣，分布在飛機(jī)的各個(gè)部分，是飛機(jī)系統(tǒng)的主動(dòng)脈[1]，因此其可靠性至關(guān)重要，一旦管路系統(tǒng)發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致管路傳輸故障，輕則造成管路泄漏，重則造成管道斷裂、引發(fā)系統(tǒng)操縱失靈、發(fā)動(dòng)機(jī)失火等重大事故。分析飛機(jī)管路裝配應(yīng)力、研究管路系統(tǒng)的密封性能，對(duì)于有效地控制管路系統(tǒng)故障、提高管路系統(tǒng)的可靠性和安全性、保障整個(gè)飛機(jī)的運(yùn)行安全性，具有極其重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

1總體思路

針對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路，深入分析裝配偏差下的管路系統(tǒng)裝配應(yīng)力，研究由于裝配應(yīng)力引發(fā)的管路泄漏機(jī)理;探討裝配應(yīng)力對(duì)管路密封性的影響規(guī)律。通過控制裝配誤差有效控制裝配應(yīng)力，最終保證管路系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的密封性能。

通過對(duì)管路裝配應(yīng)力、裝配偏差的有效檢測(cè);分析、評(píng)估管路連接件的裝配應(yīng)力對(duì)密封性的影響規(guī)律，提出導(dǎo)管低應(yīng)力裝配執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

2方法研究

針對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路，深入分析裝配偏差下的管路系統(tǒng)裝配應(yīng)力，研究由于裝配應(yīng)力引發(fā)的管路泄漏機(jī)理;探討裝配應(yīng)力對(duì)管路密封性的影響規(guī)律。通過控制裝配誤差有效控制裝配應(yīng)力，最終保證管路系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的密封性能。

導(dǎo)管裝配時(shí)，由于設(shè)計(jì)、制造和裝配的誤差，不可避免地存在兩根導(dǎo)管連接時(shí)存在角度偏差、徑向偏差以及長(zhǎng)度方向的偏差。分析各種偏差下管路連接件裝配應(yīng)力對(duì)于分析管路系統(tǒng)的密封性具有重要意義。

（1）建立裝配偏差模型，將其與連接件的有限元力學(xué)模型結(jié)合，進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和仿真分析。分析在不同的偏差情況下，管路密封帶的變化規(guī)律，總結(jié)出供試驗(yàn)研究的偏差范圍。

（2）建立管路系統(tǒng)應(yīng)力裝配試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行多種裝配應(yīng)力下的密封性試驗(yàn)。該試驗(yàn)臺(tái)布置典型管路工況（包括管徑、管材、管路固定點(diǎn)等方面），具有裝配偏差模擬功能、具備振動(dòng)功能等?；诜抡娼Y(jié)果，在此試驗(yàn)臺(tái)上，研究多種裝配偏差下的連接件密封情況。

（3）得出裝配偏差（應(yīng)力）對(duì)管路系統(tǒng)密封性能的影響規(guī)律，提出裝配應(yīng)力或者裝配偏差的控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 管路系統(tǒng)裝配偏差的模擬

針對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)導(dǎo)管在安裝時(shí)出現(xiàn)的各種裝配偏差，根據(jù)飛機(jī)導(dǎo)管裝配工藝要求，其定義如下圖所示。

各種導(dǎo)管裝配偏差定義為：①導(dǎo)管橢圓度：為橢圓長(zhǎng)短軸之差與導(dǎo)管公稱外徑之比。如圖1（a）所示。②角度偏差：為兩根相連的管道中心軸線偏角。如圖1（b）所示。③徑向偏差：為兩根相連的管道中心軸線徑向偏差。如圖1（c）所示。④長(zhǎng)度偏差：為兩根相連的管道對(duì)接端面上的長(zhǎng)度偏差。如圖1（d）所示。在進(jìn)行仿真計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證中，模擬該4類裝配偏差（應(yīng)力）對(duì)管路密封性能產(chǎn)生的影響。

2.2 管路系統(tǒng)裝配偏差對(duì)管路滲漏的影響機(jī)理分析

（1）建立管路連接件的有限元模型。擴(kuò)口管路連接件的密封形式是通過擰緊外套螺母，使外套螺母擠壓平管嘴和導(dǎo)管，從而使導(dǎo)管擴(kuò)口部分與直通管接頭緊密接觸實(shí)現(xiàn)密封。因此，需要建立管路連接件的有限元模型，建立擠壓處的接觸模型，并進(jìn)行分析。

（2）裝配偏差（應(yīng)力）對(duì)管路連接件密封性能的影響分析。在額定的外套螺母擰緊力矩、內(nèi)部液體壓力作用下，模擬不同的管道連接件裝配偏差所帶來的密封面的接觸力、密封面寬變化規(guī)律。研究管道連接件裝配應(yīng)力對(duì)管道密封的影響機(jī)理。

2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證與分析

建立一個(gè)帶管路連接件的、內(nèi)通額定壓力液壓油的液壓管路試驗(yàn)系統(tǒng)。

試驗(yàn)臺(tái)由振動(dòng)臺(tái)、工控機(jī)、放大器、控制器幾部分組成。

將試驗(yàn)件通過振動(dòng)臺(tái)上的裝配偏差模擬臺(tái)固定住。在試驗(yàn)件兩端裝上管接頭并將試驗(yàn)件左端封死。右端管接頭為T字形管接頭，一端接壓力傳感器，另一端通過軟管接截止閥與手動(dòng)泵。在手動(dòng)加壓到所需工作壓力后，通過截止閥保持管內(nèi)工作壓力穩(wěn)定。在相同擰緊力矩以及相同內(nèi)壓下，振動(dòng)臺(tái)對(duì)管路系統(tǒng)連接件部件進(jìn)行正弦激勵(lì)，使整個(gè)管路系統(tǒng)達(dá)到共振狀態(tài)。一旦出現(xiàn)泄漏，即可通過壓力傳感器示值看出。通過一系列的數(shù)據(jù)摸索，將裝配偏差、密封性能建立聯(lián)系，并找出密封性能佳的裝配偏差范圍。形成能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的軸向、徑向、角度裝配偏差執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)束語

通過研究典型液壓管路系統(tǒng)不同裝配偏差對(duì)管接頭密封性能的影響分析方法，搭建試驗(yàn)?zāi)Ｐ图霸囼?yàn)驗(yàn)證臺(tái)。最終，找出不同裝配偏差下對(duì)液壓油液滲漏的影響規(guī)律，制定出切實(shí)可行的擴(kuò)口導(dǎo)管裝配偏差執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王永成.液壓機(jī)液壓管路設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問題研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2014.