航空发动机管路连接副密封性能分析

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeff006902000
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航空发动机外部管路系统是其外部结构的重要组成部分,主要用于介质(燃油、滑油、液压油、空气等)的输运,实现燃油供给、附件动作、轴承及齿轮箱润滑、部件压力调节、叶片冷却等功能。外部管路具有数量众多,分布广泛的特点,而管路与管路、管路与机匣、管路与外部附件之间往往通过各种连接副或法兰结构进行连接,管路系统连接部位通常是其密封性能的薄弱环节。管路连接副在经历介质压力循环和重复装配后,其密封性能会发生退化,这部分性能退化会导致管路连接副无法对输运介质进行有效密封。为了明晰循环介质压力与重复装配对管路连接副密封性能的影响,提升管路连接副的密封可靠性,本文以常见的航空发动机管路连接副结构——卡套式无扩口管路连接副为研究对象,采取有限元仿真的方法,分析了预紧载荷、介质压力、循环介质压力以及重复装配对连接副密封性能的影响,并在数值模拟结果的基础上,提出了一种新的重复装配方法。其具体内容如下:(1)基于卡套式无扩口管路连接副的真实物理模型建立了适用于有限元分析的有限元模型;根据行标中给出的拧紧力矩范围换算得到了预紧载荷的范围;分析了预紧载荷对连接副密封性能的影响。(2)分析了介质压力与循环介质压力对连接副密封性能的影响。结果显示,无论是介质压力增大或者是循环介质压力循环次数的增多,都会对连接副的密封性能造成不利的影响;并对“高压不漏低压漏”这一现象做出了解释。(3)分析了现行重复装配方法,即定预紧载荷重复装配下,预紧载荷和装配次数对连接副密封性能的影响。结果显示,连接副的密封性能会随着重复装配次数的增多而下降,且预紧载荷越大,连接副密封性能下降的越快。(4)基于响应面法,建立了以预紧载荷和重复装配次数为自变量,最大接触压力为响应的二阶响应面模型;并以这个模型为基础,提出了一种变预紧载荷的连接副重复装配方法。采取有限元的手段对得到的方法进行了验证,结果表明,在新的重复装配方法下,连接副的密封性能不再随着重复装配次数的增多而下降,新方法是有效的。
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