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  金属软管具有重量轻、体积小、压力高、耐腐蚀、耐高低温、抗疲劳、柔韧性好等优点,能吸收振动、补偿安装偏差和管道位移,广泛应用于航空、航天、船舶和武器等领域。目前,航空发动机中的金属软管主要用于补偿制造偏差和热偏差,而大排量补偿在我国大中型涡喷发动机和涡扇发动机的发展中还没有得到应用。本文对金属软管的位移补偿能力进行了分析和研究

 

  金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成。网体由金属波纹管、管子、环和钢丝网套焊接而成。受金属波纹管结构的限制,金属软管不能承受超限和轴向载荷,在承受扭转应力或交变应力时,使用寿命将大大缩短。因此,金属软管需要在发动机有限的空间内正确安装和固定,很难满足运动位移补偿的要求。

 

 

 

  1.系统要求

 

  (1) 实现发动机与装备的飞机附件箱之间的管道接口连接。

 

  (2) 发动机与配备的飞机附件壳体共用润滑油系统,金属软管实现润滑油系统工作介质的输送,如图1所示。1.2结构尺寸要求

 

  (3) 根据某型发动机、飞机附件齿轮箱的空间位置和接口,金属软管采用硬管与软管复合结构,两端由硬管部分将发动机与飞机附件齿轮箱的接口空间角转换成平面角,使软管柔性件1平面1弧形结构。金属软管的结构尺寸。

 

  2.长度计算

 

  软管长度的计算主要包括两个步骤:确定软管路径和计算路径长度。根据材料力学原理,均匀软管的中心线在两端约束后,其形状至少应满足二阶光滑连续;根据高等数学原理,给出曲线的起点、终点坐标和切向矢量,得到一个三次曲线样条曲线可以唯一确定。

 

  提供的接头端面中心坐标是软管起始面和结束面的中心坐标,接头端面外的矢量是软管端面内的矢量。样条曲线用于拟合软管路径。具体拟合方法如下:

 

   以起点为原点O,以终点为终点,根据一定的工况条件,通过样条曲线拟合得到其路径。当出现其他位移补偿条件时,软管的形状必然会改变,曲率半径也会改变。本文采用有限元法计算其它工况下的变形。软管分析建模采用以下假设:

 

  (1) 与软管本体相比,管接头及相关部件相对刚性。假设在位移补偿中,关节的端面只有平动而没有转动。

 

  (2) 软管中波纹管的波长相对于长度较小,壁厚较薄,网套沿长度方向相对均匀。假设软管管体截面的惯性距离沿长度方向均匀分布。

 

  具体实施步骤如下:

 

  (1) 建立了样条曲线条件下软管的路径曲线模型;

 

  (2) 利用管道单元划分路径曲线;

 

  (3) 输入管段尺寸参数和材料信息;

 

  (4) 一端施加完全零位移约束,另一端根据补偿工况要求的位移值施加平移位移,约束转动位移;

 

  (5) 几何非线性解。

 

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