浅析干涉量对随机振动载荷作用下航空液压管路疲劳寿命的影响.pdf

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浅析干涉量对随机振动载荷作用下
航空液压管路疲劳寿命的影响

唐金涛
（南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016）

摘要：本文针对航空液压管路在随机振动载荷作用下导致疲劳损伤的主要破坏形式，通过对典型航空扩口管接头的结构分析，结合
干涉配合理论，设计了一种新型的航空管接头强化连接结构，为调节航空液压管路共振和提高航空液压管路的疲劳寿命提出了一个新的思
路，并在实际应用中验证了新型结构的有效性。
关键词：液压管路；干涉配合；扩口管接头；疲劳损伤；振动载荷
中图分类号：V245.1文献标识码：A文章编号：1671-0711（2024）04（下）-0136-03

1 前言况较相符的管路连接件密封接触区域模型。对此类管路
以航空制造技术为代表的高端装备制造显示着一个连接件的合理装配规范、卸载泄漏机理以及流体脉动影
国家和一个行业整体的技术水平，多样化和复杂化是目响进行了研究。经过分析后，发现振动工况下卡套式管
前飞行器管路及部件发展的特点。进而需要承受多种恶路连接件出现泄漏的主要原因是微动磨损。王帅等提出
劣的力学环境载荷，管件应力相对比较集中的地方，便了一种预估在预载荷影响下管路结构随机振动疲劳寿命
是管路连接处，随着时间的推移，应力集中点或者区域的方法。权凌霄等结合有限元随机振动响应分析和随机
会发生疲劳损坏，最终断裂。以航空发动机外部管路系振动疲劳频域分析方法，对某国产大飞机上一段典型管
统为例，燃油润滑油及空气等介质主要是通过发动机外路的疲劳寿命进行预估，具有现实指导意义。
部管理来输送。目前，航空燃气涡轮发动机上外部管理干涉配合理论起源较早，目前这一技术被广泛应用
可以达到200余根。据统计，由于管路系统故障导致发于航空、桥梁等领域干涉配合是通过特殊工艺方法提高
动机失效的比例高达52%，以飞机液压传动系统管路为结构疲劳寿命的一种方式，而不会增加结构重量或改变
例，系统管路在选材、设计及安装既要考虑静载荷的影结构形式。干涉配合连接技术能成倍地增加结构疲劳寿
响，同时也要满足动载荷下的安全要求。命，是增进航空航天结构抗疲劳断裂性能的重要强化手
在静载荷下，液压管路通常具有较大的强度安全裕段。它对于提高新飞机的抗疲劳断裂品质和现役飞机延
度。然而，在动载荷下，振动疲劳破坏成为液压管路系寿具有重要意义。国内外均给予了高度的重视。目前，
统故障的主要形式之一。液压管路的振动主要来自机械研究和应用主要集中在金属孔板螺栓以及铆钉干涉连接
振动和压力脉动。振动环境对液压管路的振动规律有很领域，在金属管路连接应用方面较少。
大影响。当飞机在气流扰动、着陆撞击、滑行以及特殊本文在分析上述航空管路在随机振动载荷作用下，
机动等载荷作用下，液压管路可能会产生永久性累积损出现管路疲劳破坏的典型案例的基础上，结合干涉配合
伤。在经过量变后将会发生质变，将可能会发生疲劳裂理论，设计了一种新型强化连接结构，以扩口导管接头
纹的产生、扩展和断裂。由此可见，对振动环境下的飞连接形式为例，通过对接头的各项尺寸参数进行合理的
机液压管路，在引起管路失效的各种因素中，相对静载优化设计，改善了导管连接接头的受力结构，并在实际
荷的影响，随机振动载荷引起的疲劳损伤破坏是引起管应用中验证了这种新型强化连接结构的有效性。
路故障的最主要的原因之一，也是不容易避免和解决一2 航空液压管接头的典型结构
个原因，更应引起重视。航空液压管接头一般分为永久式管接头、可分离式
总之，航空液压系统中任何管路或管接头的失效都管接头和柱端式管接头三大类。其中，可分离式管接头
可能对飞行安全及乘客生命造成威胁。因此，对于研究是最常用的类型，采用螺纹紧固形式，可以反复拆卸。
在随机振动载荷下，如何提高管路和管路接头的寿命和可分离式管接头主要包括扩口式、无扩口式和唇密封式
可靠性就显得尤为重要，而对其进行更加深入的研究也3种。扩口式接头是广泛应用于液压系统中的一种接头，
具有更重要的意义。如陈文超等基于无扩口导管连接设常见的形式包括37°、45°、60°和双锥度扩口。在安
计了新型无扩口导管接头；XinLI采用有限元法对两种装时，通过预先冷挤压管端使其呈喇叭口状，并与相应
典型管道进行了振动问题相关分析，并通过试验验证了的螺母和管套配合使用，实现管子扩口锥面与接头锥面
计算结果的准确性。在计算基础上，得出通过调整夹紧的紧密贴合，从而形成金属接触面的面密封，如图1所示。
端长度或加强管道是改变充液管道固有频率，防止飞机使用管套来压紧管子可以避免在振动时应力集中在管子
管路系统剧烈振动的有效途径；闫洋洋构建了同实际情扩口交界处，分散扩口处的剪切应力，增强连接强度。

136中国设备工程2024.04（下）
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