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金屬軟管具有重量輕、體積小、壓力高、耐腐蝕、耐高低溫、抗疲勞、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn),能吸收振動(dòng)、補(bǔ)償安裝偏差和管道位移,廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶和武器等領(lǐng)域。目前,航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的金屬軟管主要用于補(bǔ)償制造偏差和熱偏差,而大排量補(bǔ)償在我國大中型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展中還沒有得到應(yīng)用。本文對(duì)金屬軟管的位移補(bǔ)償能力進(jìn)行了分析和研究
金屬軟管由網(wǎng)體部分和兩端連接接頭焊接而成。網(wǎng)體由金屬波紋管、管子、環(huán)和鋼絲網(wǎng)套焊接而成。受金屬波紋管結(jié)構(gòu)的限制,金屬軟管不能承受超限和軸向載荷,在承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力或交變應(yīng)力時(shí),使用壽命將大大縮短。因此,金屬軟管需要在發(fā)動(dòng)機(jī)有限的空間內(nèi)正確安裝和固定,很難滿足運(yùn)動(dòng)位移補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>
1.系統(tǒng)要求
(1) 實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與裝備的飛機(jī)附件箱之間的管道接口連接。
(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)與配備的飛機(jī)附件殼體共用潤(rùn)滑油系統(tǒng),金屬軟管實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作介質(zhì)的輸送,如圖1所示。1.2結(jié)構(gòu)尺寸要求
(3) 根據(jù)某型發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)附件齒輪箱的空間位置和接口,金屬軟管采用硬管與軟管復(fù)合結(jié)構(gòu),兩端由硬管部分將發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)附件齒輪箱的接口空間角轉(zhuǎn)換成平面角,使軟管柔性件1平面1弧形結(jié)構(gòu)。金屬軟管的結(jié)構(gòu)尺寸。
2.長(zhǎng)度計(jì)算
軟管長(zhǎng)度的計(jì)算主要包括兩個(gè)步驟:確定軟管路徑和計(jì)算路徑長(zhǎng)度。根據(jù)材料力學(xué)原理,均勻軟管的中心線在兩端約束后,其形狀至少應(yīng)滿足二階光滑連續(xù);根據(jù)高等數(shù)學(xué)原理,給出曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)和切向矢量,得到一個(gè)三次曲線樣條曲線可以唯一確定。
提供的接頭端面中心坐標(biāo)是軟管起始面和結(jié)束面的中心坐標(biāo),接頭端面外的矢量是軟管端面內(nèi)的矢量。樣條曲線用于擬合軟管路徑。具體擬合方法如下:
以起點(diǎn)為原點(diǎn)O,以終點(diǎn)為終點(diǎn),根據(jù)一定的工況條件,通過樣條曲線擬合得到其路徑。當(dāng)出現(xiàn)其他位移補(bǔ)償條件時(shí),軟管的形狀必然會(huì)改變,曲率半徑也會(huì)改變。本文采用有限元法計(jì)算其它工況下的變形。軟管分析建模采用以下假設(shè):
(1) 與軟管本體相比,管接頭及相關(guān)部件相對(duì)剛性。假設(shè)在位移補(bǔ)償中,關(guān)節(jié)的端面只有平動(dòng)而沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。
(2) 軟管中波紋管的波長(zhǎng)相對(duì)于長(zhǎng)度較小,壁厚較薄,網(wǎng)套沿長(zhǎng)度方向相對(duì)均勻。假設(shè)軟管管體截面的慣性距離沿長(zhǎng)度方向均勻分布。
具體實(shí)施步驟如下:
(1) 建立了樣條曲線條件下軟管的路徑曲線模型;
(2) 利用管道單元?jiǎng)澐致窂角€;
(3) 輸入管段尺寸參數(shù)和材料信息;
(4) 一端施加完全零位移約束,另一端根據(jù)補(bǔ)償工況要求的位移值施加平移位移,約束轉(zhuǎn)動(dòng)位移;
(5) 幾何非線性解。
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