[發(fā)明專利]基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法

有效

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109580103B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉朔;陳勇;侯東旭;黃興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01M3/02
• 分類號: G01M3/02
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法，將管路配合面相關(guān)仿真數(shù)據(jù)與管路接口密封性建立了合理的聯(lián)系；通過對接觸面變形量、接觸面接觸壓力、周向接觸均勻性三方面仿真求解來衡量管路密封的好壞。采用該方法可以分析不同裝配情況、不同材料、不同設(shè)計結(jié)構(gòu)等條件對于管路密封性的影響，為發(fā)動機(jī)管路滲漏油故障分析、改善措施制定、管路結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了可行的理論分析方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：通過對接觸面相關(guān)參數(shù)的仿真求解來衡量管路密封的好壞。保證設(shè)計可靠性，降低旋轉(zhuǎn)機(jī)械的滲漏油故障風(fēng)險。當(dāng)出現(xiàn)漏油問題時，指導(dǎo)故障排除，制定針對性的改善措施，降低生產(chǎn)、試驗(yàn)和維修成本，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械制造修理企業(yè)避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)管路接口結(jié)構(gòu)的密封領(lǐng)域，特別涉及了基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法。

背景技術(shù)

目前缺乏應(yīng)用于發(fā)動機(jī)管接口密封性的優(yōu)化仿真分析方法，當(dāng)前對于發(fā)動機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的管路接口密封性和裝配標(biāo)準(zhǔn)的分析和制定，試驗(yàn)成本較高，周期較長，要完成一項密封性優(yōu)化措施的驗(yàn)證需要經(jīng)歷漫長復(fù)雜的試驗(yàn)過程。本方法為發(fā)動機(jī)管路接口密封性的優(yōu)化分析給出了一種便捷、可行的途徑。通過仿真手段可代替部分試驗(yàn)分析工作，為結(jié)構(gòu)密封性設(shè)計的優(yōu)化、裝配標(biāo)準(zhǔn)的制定等提出了一種全新的分析方法。管路接口結(jié)構(gòu)是航空發(fā)動機(jī)、燃機(jī)廣泛應(yīng)用的形式，密封性是影響其可靠性的最主要因素，由于設(shè)計經(jīng)驗(yàn)、加工工藝、裝配等原因使得接口滲漏油故障時有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，為解決管路接口滲漏油故障、優(yōu)化結(jié)構(gòu)密封性、保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性等提供了一種便捷、可行的技術(shù)手段，特提供了基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法。

本發(fā)明提供了基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法，其特征在于：所述的基于非線性接觸分析的發(fā)動機(jī)管路接口密封性分析方法，將管路配合面相關(guān)仿真數(shù)據(jù)與管路接口密封性建立了合理的聯(lián)系。通過對接觸面變形量、接觸面接觸壓力、周向接觸均勻性三方面仿真求解來衡量管路密封的好壞。采用該方法可以分析不同裝配情況、不同材料、不同設(shè)計結(jié)構(gòu)等條件對于管路密封性的影響，為發(fā)動機(jī)管路滲漏油故障分析、改善措施制定、管路結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了可行的理論分析方法。

現(xiàn)有一種發(fā)動機(jī)為錐球接口管路結(jié)構(gòu)，錐/球的型面加工工藝尺寸符合一定的尺寸標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)為合格。在實(shí)際加工中，在尺寸標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，不同錐球的型面會存在一定的差異，在相同的裝配條件下，接口的密封性會有所不同。應(yīng)用本方法分析型面加工尺寸組合形式A與另一種加工尺寸組合形式B的密封性優(yōu)劣，進(jìn)一步分析出影響程度較大的關(guān)鍵尺寸或配合規(guī)律，以此指導(dǎo)加工工藝過程控制，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化管路接口密封性的目的。

具體實(shí)施步驟如下：

步驟一：構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)模型

在三維造型軟件中，建立管接口組件的三維結(jié)構(gòu)模型，該管路組件由三部分組成：附件接口(錐面管)、導(dǎo)管接頭(球面管)、外套螺母，附件接口和導(dǎo)管接頭采用錐球連接形式，并通過外套螺母的螺紋連接將兩者壓緊，形成球面密封，結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

步驟二：將模型導(dǎo)入有限元計算軟件

將模型導(dǎo)入有限元計算軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為了提高運(yùn)算速度，可將三維模型進(jìn)行周向分割，只計算整體模型的1/4，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)周向?qū)ΨQ，不會影響到計算結(jié)果。有限元模型如圖3所示。

步驟三：與密封性有對應(yīng)關(guān)系的參數(shù)和規(guī)律

通過理論分析、基礎(chǔ)原理試驗(yàn)驗(yàn)證并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)等工作確定了以下與密封性有對應(yīng)關(guān)系的參數(shù)和規(guī)律：

1)接觸面徑向變形越大，表明接觸錐面向外分開的程度越大，越不利于管接口的密封性；

2)接觸面的接觸壓越大，壓緊程度越好，越有利于管接口的密封性；

3)相同條件下，接觸面周向接觸的均勻性越好，密封性越好。