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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，能吸收振動、補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)動機中的金屬軟管主要用于補償制造偏差和熱偏差，而大排量補償在我國大中型渦噴發(fā)動機和渦扇發(fā)動機的發(fā)展中還沒有得到應(yīng)用。本文對金屬軟管的位移補償能力進行了分析和研究
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，使用壽命將大大縮短。因此，金屬軟管需要在發(fā)動機有限的空間內(nèi)正確安裝和固定，很難滿足運動位移補償?shù)囊蟆?/p>
1.系統(tǒng)要求
(1) 實現(xiàn)發(fā)動機與裝備的飛機附件箱之間的管道接口連接。
(2) 發(fā)動機與配備的飛機附件殼體共用潤滑油系統(tǒng)，金屬軟管實現(xiàn)潤滑油系統(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)動機、飛機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)動機與飛機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.長度計算
軟管長度的計算主要包括兩個步驟：確定軟管路徑和計算路徑長度。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、終點坐標和切向矢量，得到一個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是軟管起始面和結(jié)束面的中心坐標，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：
以起點為原點O，以終點為終點，根據(jù)一定的工況條件，通過樣條曲線擬合得到其路徑。當出現(xiàn)其他位移補償條件時，軟管的形狀必然會改變，曲率半徑也會改變。本文采用有限元法計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)部件相對剛性。假設(shè)在位移補償中，關(guān)節(jié)的端面只有平動而沒有轉(zhuǎn)動。
(2) 軟管中波紋管的波長相對于長度較小，壁厚較薄，網(wǎng)套沿長度方向相對均勻。假設(shè)軟管管體截面的慣性距離沿長度方向均勻分布。
具體實施步驟如下：
(1) 建立了樣條曲線條件下軟管的路徑曲線模型;
(2) 利用管道單元劃分路徑曲線;
(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)補償工況要求的位移值施加平移位移，約束轉(zhuǎn)動位移;
(5) 幾何非線性解。
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