朱海波，趙 鋼，徐 江

(沈陽航空航天大學沈陽航達機載設備公司，沈陽110034)

飛機地面液壓油泵源是一種重要的飛機地面保障設備。液壓系統(tǒng)的所有元件與附件均是依靠液壓導管和管接頭進行連接，液壓導管和管接頭是液壓系統(tǒng)必不可少的組成部分［1－2］。

地面液壓油泵源要為飛機提供很高的壓力。據(jù)文獻報道［1］，空客 A320的工作壓力最大達34.5 MPa(50PSI)。國內某型飛機的工作壓力最大達21.5 MPa。

液壓油泄漏是設備的主要故障之一，其泄漏會造成嚴重的危害。據(jù)統(tǒng)計［3］，設備外泄漏中管路的泄漏量占44.5%。而在外場服務中，經統(tǒng)計以往液壓油泵源的管路泄露所占比重可達48.1%(表1)，對外場服務工作影響極大。

本文主要以飛機地面液壓油泵源的液壓導管和管接頭為研究對象，研究液壓沖擊對其影響，找到防止管路泄漏的措施。

表1 設備外場油路滲漏統(tǒng)計表

1 管路液壓沖擊分析

在液壓系統(tǒng)中，因為閥或執(zhí)行機構的快速關閉或開啟，使流速發(fā)生急劇變化，引起壓強高頻劇烈波動，使管壁和接頭連接處發(fā)生振動，在液壓管路中稱為液壓沖擊。液壓沖擊現(xiàn)象是一個液壓系統(tǒng)的非穩(wěn)定流動問題。［4－8］

液壓沖擊產生的壓力峰值很大，往往比正常壓力峰值高幾倍，常伴有噪聲和振動，極易損壞管件、密封件。因此在地面液壓油泵源設計時，需作最大壓力分析計算。

根據(jù)流體質量守恒定律和動量定理，導管的液壓沖擊值 dp 為［1］:

式中，ρ—液壓油密度;

υ0—液體流速;

Ey—液體的體積彈性模量;

E—管材的法向彈性模量;

D—導管直徑;

δ—導管壁厚。

下面來看在同樣工況下液壓沖擊對導管內徑的影響。據(jù)某型飛機地面液壓油泵源詳細規(guī)范［2］，液體的流量要求為大于150 L/min。航空液壓油的密度(20℃時)ρ為833.3 kg/m3，液體的體積彈性模量Ey為16×108Pa，初選導管材料為內徑13 mm，壁厚1 mm的不銹鋼導管。材料為1Cr18Ni9Ti。管材的彈性模量E為20.6×1010Pa。

根據(jù)該設備的的實驗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的液壓流量為180 L/min，帶入式(2)，

得:υ0≈ 22.6(m/s)，將其帶入公式(1)得dp=833.3×22.6×

該設備的系統(tǒng)工作壓力為p0=21.5 MPa，則液壓沖擊最大值p1為:

帶入得p1=46.38 MPa

這里導管安全系數(shù)n取5，不銹鋼導管的屈服強度極限 σ0.2為 205 MPa［5］，則:

導管結構強度不能滿足要求，因此需重新選擇導管內徑，按系列放大一級取內徑為18 mm(壁厚1 mm)的導管，計算得:

所以此工況下高壓導管應選擇內徑大于18 mm，壁厚大于1 mm的不銹鋼導管。

通過上面實例分析可知，液壓沖擊對管路有很大影響，系統(tǒng)的導管選擇不銹鋼管。通過合理的選擇導管的內徑，可以降低液壓沖擊對系統(tǒng)的影響。通過總結分析，在我單位工作中，液壓油泵源研制中管徑的選擇可按表2進行。

表2 液壓油泵源導管尺寸選擇

2 管路連接

據(jù)資料介紹［3］，管接頭泄漏占液壓裝置泄漏的50%～60%，管接頭泄漏的原因有15%因質量不良，60%因安裝不當，20%因設計不良，5%因選用不當。因此須對液壓管路的加工和裝配工作加以重視。

飛機地面液壓油泵源一般選用航標管接頭，常用的有擴口式和無擴口式兩種。另外快速自封接頭常用于和飛機接口連接。

2.1 擴口式管接頭

如圖1(a)所示，擴口式管接頭由帶喇叭口端的導管、平管嘴、外套螺母、接頭組成。

圖1 管接頭結構圖

工作原理是擴成喇叭口的導管借助外套螺母把平管嘴和導管壓緊在接頭上形成密封。

2.2 無擴口管接頭

如圖1(b)所示，無擴口管接頭也由導管、襯套、外套螺母和接頭組成。

工作原理:利用外套螺母壓緊，使接頭和襯套間、襯套和導管間形成兩處密封面。襯套變成弓形體，起到抗振防松的作用。

由于無擴口管接頭的制造精度要求高，外場維修因素的影響，目前在飛機地面液壓油泵源的管路生產中廣泛采用的是擴口式管接頭。

2.3 管路加工

導管端部的擴口質量對密封面的接合質量有直接影響，是影響泄漏的重要因素，應給予足夠重視。擴口時，要保證擴口直徑和74°角符合標準要求［7］，見圖2所示。導管擴口時要使用專用工裝(圖3)和設備。在加工過程中應注意的問題如下:

圖2 喇叭口尺

圖3 導管擴口工裝

(1)首先確定導管長度下料，因擴口過程中細小毛刺破壞配合面的表面粗糙度，所以下料后去凈導管端口毛刺。

(2)加工直徑10 mm以內、壁厚1 mm的導管時，機床轉速控制在120～150 r/min，進給量不應大于4.1 mm。加工直徑10 mm以上、壁厚1 mm的導管時，車床轉速在160～200 r/min之間，進給量不應大于3.5 mm。

(3)進給量過大造成74°角過大，易產生滲漏顯現(xiàn)象;喇叭角應控制在在73°±0.5°間。

(4)D1滿足要求后繼續(xù)旋轉擴口錐2～3 s，保證擴口錐面的表面光潔度。

(5)裝配前清洗干凈用試驗臺打壓。裝配時要保證管端喇叭口與接頭錐面同軸線，避免歪斜。

(6)必須控制外套螺母的預緊力，防止破壞。預緊力選擇見表3所示。

表3 不銹鋼1Cr18Ni9Ti導管外套螺母預緊力選擇

通過改進相關加工工藝方法后，提高了導管加工的成品率，為后續(xù)設備裝配提高了有效的質量保障。近一年來，各個型號液壓油泵源產品的外場管路故障率下降了60.4%，產品可靠性有了顯著提高。

3 結語

液壓管路的液壓沖擊是造成液壓系統(tǒng)泄漏的重要因素。通過對液壓沖擊值的計算和校核，選擇適當?shù)膶Ч艹叽绾筒牧峡捎行嵘O備液壓系統(tǒng)的可靠性。

對液壓管路的加工和裝配工藝進行改進，使為飛機配套的飛機地面液壓油泵源的油管外泄率、外場可靠性均有效增加，保障了飛機飛行安全性和可靠性。

［1］王海濤.飛機液壓元件與系統(tǒng)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2012:20－26.

［2］中國航空綜合技術研究所.HB 4－1－2002擴口管路連接件通用規(guī)范［S］.2003.

［3］劉俞銘.液壓件(閥)液壓機械設計圖集與生產新技術新工藝及質量缺陷控制檢驗檢測實用手冊［M］.石家莊:華北通用機械出版社，2005:602－607.

［4］李艷軍.飛機液壓傳動與控制［M］.北京:科學出版社，2009:30－33.

［5］曾正明.實用鋼鐵材料手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008:616－621.

［6］中國航空材料手冊編輯委員會［M］.中國航空材料手冊(第10卷).北京:標準出版社，2001:75－78.

［7］中國航空綜合技術研究所.HB 4－52－2002導管擴口［S］.2003.

［8］王積偉，章宏甲，黃誼.液壓與氣體傳動［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005:22－26.