ZGS-ZGW-0.05 智 能 型 高 稳 定 直 流 高 压 发 生 器使用说明书

P r o t r u s i o n F e a t u r ef o r F i n e D i a m o n d G r i n d i n g -w h e e lb y M e a n s o f E l e c t r o ‐c o n t a c t D i s c h a r ge D r e s s i n g [J ].J o u r n a l of M a t e r i a l s P r o c e s s i ng T e ch n o l o g y,2006,180(1/3):83‐90.[51] L u Y J ,X i eJ ,W u K K ,e ta l .E x pe r i m e n t a l S t u d y o nD r y E l e c t r i c a l C o n t a c tD i s c h a r g e (E C D )D r e s s i n g P a r a m e t e r s o fC o a r s eD i a m o n dG r i n d i n gW h e e l [C ]//16t h I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u mo nA d -v a n c e si n A b r a s i v e T e c h n o l o g y.Z u r i c h :T r a n s .T e c h .P u b l i c a t i o n sL t d .,2013:746‐750.(编辑 王艳丽)作者简介:余剑武,男,1968年生㊂湖南大学机械与运载工程学院教授㊁博士研究生导师㊂主要研究方向为特种加工技术㊁数字化设计与制造技术㊁先进材料复杂曲面精密加工技术及数控装备㊂何利华(通信作者),男,1987年生㊂湖南大学机械与运载工程学院博士研究生㊂黄 帅,男,1988年生㊂湖南大学机械与运载工程学院硕士研究生㊂尚振涛,男,1977年生㊂湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心研究员㊂吴 耀,男,1965年生㊂湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心高级工程师㊂段 文,男,1991年生㊂湖南大学机械与运载工程学院硕士研究生㊂航空液压管接头综述欧阳小平1 方 旭1 朱 莹2 王 锴3 杨华勇11.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州,3100272.航空机电系统综合航空科技重点实验室,南京,2111003.中航工业机电系统股份有限公司,北京,100164摘要:航空液压管接头是直接影响飞机安全和可靠性的重要元件㊂为全面了解各类航空液压管接头性能,介绍了永久式㊁可分离式和柱端式三大类航空液压管接头的基本特点;从结构㊁原理㊁使用范围㊁设计标准和供应商等方面对主要液压管接头进行了详细阐述;从耐压能力㊁拉脱强度㊁质量和安装等方面对比分析了三大类管接头中每种管接头的性能和优缺点;针对不同压力级别系统给出了航空液压管接头的选择推荐,展望了航空液压管接头未来的发展方向,指出了我国在该领域与国际先进水平的差距㊂关键词:航空;液压管接头;永久式;可分离式;柱端式中图分类号:T H 137 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.16.023O v e r v i e wo fA v i a t i o nH y d r a u l i cF i t t i n gs O u y a n g X i a o p i n g 1F a n g X u 1 Z h uY i n g 2 W a n g K a i 3 Y a n g H u a y o n g11.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f F l u i dP o w e rT r a n s m i s s i o na n dC o n t r o l ,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u ,3100272.A v i a t i o nK e y L a b o r a t o r y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y onA e r o E l e c t r o m e c h a n i c a l S y s t e mI n t e g r a t i o n ,N a n j i n g,2111003.C h i n aA v i a t i o n I n d u s t r y E l e c t r o m e c h a n i c a l S y s t e m sC o r p o r a t i o n ,B e i j i n g,100164A b s t r a c t :T h e a v i a t i o nh y d r a u l i c f i t t i n g i so n eo f t h em o s t i m p o r t a n t c o m p o n e n t sw h i c hd i r e c t l ya f f e c t s t h e s a f e t y a n d r e l i ab i l i t y o f a i rc r a f t s .Ac o m p r e h e n s i v eo v e r v i e w w a s i n t e nde d t o i n t r o d u c e t h e g e n e r a lf e a t u r e s o f t h e a v i a t i o nh y d r a u l i c f i t t i ng s .Th e p e r f o r m a n c e o f t h r e em ai n t y p e s o f a v i a t i o nh y -d r a u l i c f i t t i n g sw a sde m o n s t r a t e d ,i n c l u d i n gp e r m a n e n tf i t t i ng s ,s e p a r a b l e f i t t i n g sa n db o s s f i t t i n gs .T h es t r u c t u r e ,p r i n c i p l e s ,a p p l i c a t i o n s ,d e s i g ns t a n d a r d sa n ds u p p l i e r so fe a c ht y pew e r e i l l u s t r a t e d .T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e a c hm a i n t y p e f i t t i n g s u c ha s p r e s s u r e r e s i s t a n c e ,p u l l ‐o f f s t r e n g t h ,w e i gh t a n d i n s t a l l a t i o n ,w e r ea n a l y z e da n dc o m p a r e d .T h er e c o mm e n d e ds e l e c t i o n so fa v i a t i o nh y d r a u l i c f i t t i n gs f o r d i f f e r e n t p r e s s u r e l e v e l sw e r es u mm a r i z e d .F i n a l l y ,t h ed e v e l o p i n gp r o s p e c to fa v i a t i o nh yd r a u l i c f i t t i n g sw a s g i ve n ,a n d t h e l a r g e d i s t a n c e i n t h e a v i a t i o nh y d r a u l i cf i t t i ng sb e t w e e nChi n a a n d t h e i n -t e r n a t i o n a l a d v a n c e d l e v e lw a s p o i n t e do u t .K e y wo r d s :a v i a t i o n ;h y d r a u l i c f i t t i n g ;p e r m a n e n t ;s e p a r a b l e ;b o s s 0 引言随着国家航空事业的战略调整,我国在民用收稿日期:20150213基金项目:国家自然科学基金资助项目(51275450);国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2014C B 046403);浙江大学基本科研业务费专项基金资助项目(2013F Z A 4004)和军用飞机研制领域均取得了很大的进展,一系列新型军机(如歼‐20㊁歼‐31㊁运‐20)和国产客机(A R J 21和C 919)应运而生㊂这些飞机的成功研制,都需要高可靠的液压系统和元件为飞行控制提供安全保障㊂航空液压管接头作为一种最基础的液压附件,通过管路将液压泵㊁阀㊁缸㊁油箱等液㊃2622㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.压元件联结起来,组成液压系统㊂在飞机液压系统中,液压管接头的数量多㊁分布广,任何一处管接头的泄漏都会造成飞机液压系统故障甚至重大飞行事故㊂国内飞机生产商及研究单位在飞机研制过程中,往往只注重泵㊁阀㊁缸等液压元件特性的研究,忽略液压管接头对飞机性能的影响,从而给飞机的安全性和可靠性带来了隐患㊂笔者通过调研大量的国内外文献,在本文中系统地阐述了航空液压管接头的种类㊁结构㊁原理㊁安装及其性能对比,为我国从事飞机液压科研工作的人员提供参考㊂1 航空液压管接头分类航空液压管接头一般分为永久式管接头㊁可分离式管接头和柱端式管接头三大类[1‐2],如表1所示㊂永久式管接头是一类永久连接㊁不可拆卸式的管接头,具有较强的耐压能力和可靠性,质量和体积均很小,在飞机液压系统中使用十分广泛㊂表1 航空管接头分类大类小类液压设计压力相关标准P d/M P a P d/p s i永久式径向挤压式20.7~27.63000~4000S A E A S4459轴向挤压式10.3~34.51500~5000S A E A S5958记忆合金式13.8~34.52000~5000S A E A S18280S A E A S85421S A E A S85720熔焊式20.7~34.53000~5000S A E A S1576S A E A S4510钎焊式20.73000S A E A R P573M I L‐B‐7883可分离式扩口式20.73000M I L‐F‐5509S A E A S4841无扩口式20.7~34.53000~5000S A E A S18280S A E A S4444唇密封式20.7~55.23000~8000S A E A S85421S A E A S85720柱端式直螺纹软密封式20.73000S A E A S4875直螺纹硬密封式20.73000S A E A S4875延长双密封式20.73000S A E A S4875螺栓式20.73000S A E A S4875锥管螺纹式20.73000S A E A S4842锁环式20.7~55.23000~8000S A E A S1301等其他旋转接头6.9~34.51000~5000M I L‐J‐5513柔性接头0.9125M I L‐C‐22263S A E A S1650S A E A S1710快速接头6.9~34.51000~5000S A E A S5440M I L‐D T L‐25427注:p s i为磅/平方英寸,1p s i=6895P a,下同㊂可分离式管接头是一类可以拆装维护的管接头,具有较好的可维护性,但是其质量和体积相对较大,接头零件数多,可靠性一般㊂柱端式管接头是一类连接管路与柱端端口的专用管接头,通常位于管路系统的终端,需要较高的机械连接强度㊂其他类型的管接头一般只针对特定的场合,如旋转接头和柔性接头用于元件或管路存在较大旋转㊁位移或振动的场合,快速接头用于元件需要频繁更换维护的场合等㊂由于篇幅有限,本文主要讨论更常用的永久式㊁可分离式和柱端式三类管接头㊂2 永久式管接头永久式管接头采用永久连接形式,耐压能力和机械强度都较高,用于不需要拆装的管路系统,主要有径向挤压式㊁轴向挤压式㊁记忆合金式㊁熔焊式和钎焊式五种㊂2.1 径向挤压式径向挤压式永久接头通过径向压接的方式使接头与管子机械相连,如图1所示㊂接头由接头体和接头端部组成,两部分通过薄壁结构连接,这种薄壁结构能很好地吸收振动和弯曲[3]㊂径向挤压接头与管子在受挤压变形后会有回弹力,通过管子和接头的变形和回弹力的作用形成可靠的永久性连接,该回弹力大小受接头和管子退火条件的影响[4]㊂(a)接头原理图(b)接头实物图图1 径向挤压式管接头为避免因管子表面缺陷而存在泄漏,接头体内部设计有两个密封槽,使用硅酮密封圈来实现接头备份密封㊂不同材料的接头,硅酮密封剂填充的个数也不同㊂钛合金和不锈钢的接头可以只填充外侧槽就能实现有效密封,而铝合金接头和管子由于回弹力相对较小,故需要同时填充两个槽,但是一般推荐所有接头包括不锈钢和钛合金接头都同时使用两条密封槽[3]㊂接头端内部涂有聚四氟乙烯干膜润滑剂,在㊃3622㊃航空液压管接头综述 欧阳小平 方 旭 朱 莹等Copyright©博看网. All Rights Reserved.弯曲或振动条件下,可以有效地减少应力集中㊂接头内部端面设计有一个最大为7.6mm (0.3i n)的管端间隙,避免管子在装配时和接头底部或者另一根管子端面直接接触,允许接头安装位置在管子上有少量轴向位移余量,提高了安装的灵活性[5]㊂这个间隙的设计也同样体现在轴向挤压式和记忆合金式永久接头上㊂径向挤压式永久接头广泛应用于各类飞机的液压㊁气动㊁环控和燃油等系统中,其设计压力可达20.7~27.6M P a (3000~4000p s i)[6],设计标准主要依据S A E 的A S 4459㊁B o e i n g 公司的27D 0001/27M 101/B P S F 142,公制标准采用I S O 7169㊂目前径向挤压式永久接头的主要供应商都集中在美国,包括P e r m a s w a ge ㊁A i r d r o m e ㊁E a t o n 等公司㊂2.2 轴向挤压式轴向挤压式永久管接头由接头体和挤压环组成,接头体端部内设计有齿槽结构,如图2所示[7]㊂使用挤压工具将挤压环沿着接头体轴向推进,挤压环挤压接头和管子,使接头体的齿槽结构嵌入到管子,形成机械连接和金属密封㊂安装时,管子的插入深度和挤压环的推入距离都需要根据事先在管子上的标记来判断[8]㊂(a)接头原理图(b)接头实物图图2 轴向挤压式管接头为减小接头质量,可以将挤压环分成内环和外环,内环为原金属材料,外环使用高强度低密度的复合材料,如碳纤维强化环氧树脂[9]㊂为使挤压环更易轴向推动,常在挤压环内表面和接头体外表面涂抹润滑剂以减小两者的摩擦力,更大程度减小挤压环和接头体接触面刮擦的概率,从而避免因刮擦造成的挤压环卡死甚至损坏挤压环或接头体[10]㊂为拓展轴向挤压式管接头在快速维修场合的应用,如快速修补有缺陷或者破损的管子,E a t o n 公司设计了一种仅用两把扳手就能快速简单完成安装的轴向挤压式管接头H ‐F i t t i n g [11]㊂轴向挤压接头可以应用于10.3~34.5M P a(1500~5000p s i )的系统[12],满足S A E A S 5958标准要求㊂应用机型有B o e i n g 的F/A ‐18E /F 和MV ‐22,B o m b a r d i e r 的L e a r je t 45公务机㊂轴向挤压接头的供应商和径向挤压接头类似,主要是P e r m a s w a ge 和E a t o n 公司㊂2.3 记忆合金式记忆合金管接头是利用形状记忆合金(镍钛合金)所制成的高性能航空管接头㊂加工记忆合金管接头时,在马氏体条件下将预加工好的管套(内径略小于管路外径)用相应形状的扩径芯棒使之内径稍稍大于管路的外径,并一直储存在液氮(-196℃)中㊂安装时,从液氮中取出管套,套在安装位置,当管套温度逐渐升高时,管套收缩产生的回复力箍紧管子,同时管套的内脊嵌入管子,使得该连接具有很高的连接强度和很好的密封性能,如图3所示㊂图3 记忆合金式管接头在不降低密封性能及强度的情况下,使用记忆合金接头,省去了管路端面加工设备㊁挤压设备及力矩扳手等工具,大大简化了管接头安装的工作量㊂但是记忆合金管套在安装前,必须储存在液氮中,这限制了其应用范围[13]㊂记忆合金接头可以应用于13.8~34.5M P a(2000~5000ps i )各级压力系统中,满足S A E 的A S 85421/A S 85720/A S 18280/A S 4459标准,美军标M I L ‐F ‐18280和M I L ‐F ‐85421,以及N o r t h r o p 的37A 050㊂记忆合金管接头已经广泛应用于A i r b u s 的A 320/A 340/A 350㊁B o e i n g 的B 747/B 787/C 17和N o r t h r o p 的B ‐2等机型中,目前市场上主要由A e r o f i t 和A i r d r o m e 公司提供㊂据报道,该永久密封形式已经保持39年无泄漏的记录[14]㊂2.4 熔焊式熔焊式管接头是指采用熔焊方式的永久式管接头㊂熔焊方法主要有电弧焊㊁等离子弧焊和激光焊等㊂熔焊式接头可分为直接对焊式㊁T 形环式和承插式等,航空领域较多采用T 形环式熔焊,而套筒连接则是T 形环的扩展形式,如图4所示㊂此类熔焊接头端设计成T 形轮廓,以便与管接头或管路端面在熔焊前配合,T 形环同时还可以用作熔焊时的填料㊂熔焊式管接头具有质量㊃4622㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.轻㊁体积小㊁管路封套面最短和连接强度高等特点㊂(a )T形环连接(b)套筒连接图4 熔焊式接头熔焊接头焊缝的质量直接关系到接头的机械强度和耐压密封性能,但是焊缝质量难以通过目视观察或者使用简单量具检测,必须采用X 射线或超声波检测整条焊缝内部质量[15‐16],给熔焊接头的现场安装应用带来了极大困难,从而限制了其在现代飞机上的使用㊂目前,航空用熔焊接头已广泛使用轨道式自动熔焊设备,这使得精确控制焊接轨迹成为可能,大大提高了焊接效率和焊接可靠性㊂熔焊接头的设计符合S A E 的A S 1576或A S 4510标准,B o e i n g 的27M 107和B P S ‐F ‐125,L o c k h e e d 的5P T V 5401,以及N o r t h r o p 的37A 050,能满足20.7~34.5M P a (3000~5000p s i )压力等级的要求[15‐16]㊂由于熔焊接头的低成本和高可靠性,被广泛应用于早期的军用和民用飞机㊂2.5 钎焊式钎焊接头连接形式是在接头管套和管子间添加钎料,通过加热熔化,依靠毛细作用或者附加声波振动,均匀地扩散并填充到接头管套与硬管之间,经低温冷却而形成的连接㊂由于是毛细作用,接头管套与管子之间的径向间隙一般要求在0.05~0.1mm 之间,间隙过小会加大制造装配工艺难度,间隙过大会使钎料分布不均匀[17]㊂钎焊分硬钎焊和软钎焊,主要以温度和钎料区分㊂硬钎焊加热温度高于450℃,使用铝基㊁银基和铜基等高熔点钎料,软钎焊加热温度低于450℃,使用锡基㊁铅基和锌基等低熔点钎料㊂硬钎焊的使用温度高㊁机械强度高,所以航空用钎焊式管接头一般采用硬钎焊形式㊂钎焊接头典型结构如图5所示㊂管套型钎焊接头的接头体内部加工有预置焊料的凹槽(用于直接连接两根管子),而接头型钎焊接头的底部与管端面接触的位置预置钎料环(用于连接管子和转接头),钎料环在通过高频感应加热熔化后均匀地填充在管路和接头管套间的缝隙,形成永久连接㊂(a)管套型(b)接头型图5 钎焊接头相比熔焊接头,钎焊接头的强度较低,耐热能力较差,对管路与接头的同轴度要求很高,钎焊后也需要用X 射线检测或超声波检测来观察焊料的铺展率㊂但是,钎焊对母材的理化性能影响小,焊接后应力和应变较小,可焊接性能差别较大的异种金属,能同时完成多条焊缝,密封性好,被广泛应用于各类型军用和民用飞机㊂钎焊式管接头需满足S A E A R P 573和M I L ‐B ‐7883㊁B o e i n g 的S 7928939和27D 0002的要求,其使用压力可达20.7M P a (3000ps i )[17‐18]㊂2.6 性能对比五种永久式管接头的性能对比如表2所示㊂径向挤压式㊁轴向挤压式和记忆合金式管接头,均依靠管路和接头体间的相互挤压作用力实现高强度机械连接㊂其中,轴向挤压式和记忆合金式管接头均有刃齿结构,安装后刃齿嵌入管壁,可以形成有效的线面金属接触密封,而径向挤压式管接头安装后是面面金属接触,密封不可靠,需要附加密封圈来实现可靠密封㊂同时,刃齿结构也使轴向挤压式和记忆合金式管接头的拉脱强度要高于径向挤压式管接头的拉脱强度㊂由于轴表2 永久式管接头性能对比性能径向挤压轴向挤压记忆合金熔焊钎焊耐压++++++++拉脱强度-+++++质量+---++-安装过程+++++---检测过程++++++---- 注: ++”代表性能很好, +”代表性能好, -”代表性能差, --”代表性能很差,下表同㊂㊃5622㊃航空液压管接头综述欧阳小平 方 旭 朱 莹等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.向挤压式和记忆合金式管接头具有高效密封和高拉脱强度的特点,故其适用压力也高于径向挤压式管接头㊂熔焊式和钎焊式管接头通过热加工实现接头的安装,焊缝质量难以直观控制,必须使用X 射线或超声波检测,令安装工艺复杂化,通常需要在部装厂完成,这限制了熔焊式和钎焊式管接头的使用㊂即便如此,钎焊所采用的感应加热方法比熔焊更易保证焊接质量,也更简便㊂径向挤压式㊁轴向挤压式和记忆合金式管接头则可以简单地通过在管路外壁上作标记来判断接头是否安装到位,便于在总装厂现场安装㊂记忆合金式管接头需要在液氮中储存,使其便捷性又低于径向挤压式和轴向挤压式管接头㊂在接头零件数和质量方面,熔焊式管接头的优势最明显,所占空间也最小㊂轴向挤压式接头共有三个零件组成,增大了接头的质量和空间㊂3 可分离式管接头可分离式管接头是最常用的管接头,即接头连接常用螺纹紧固形式,可以反复拆装㊂可分离式管接头主要有扩口式㊁无扩口式和唇密封式三种㊂3.1 扩口式扩口式接头是液压系统里使用最广泛的接头之一,最常用的是37°扩口,其他还有45°㊁60°和双锥度扩口等㊂预先将管端冷挤压成喇叭口,配合使用相应的螺母和管套,使管子扩口锥面与接头锥面相互紧贴,形成金属接触面面密封,如图6a 所示㊂使用管套压紧管子能避免振动时应力集中在管子扩口交界处,分散扩口处的剪切应力,增大连接强度㊂扩口接头安装简单,容易对中,但安装时必须保证适当润滑㊂对于材料比较软且外径较小的管子,如铝合金管,可以将管子扩成双层扩口[19]㊂双层扩口能提高连接的强度,同时双层扩口表面更光洁,同轴度更高,所以密封效果要比单层扩口好㊂由于管端扩口法较难加工壁厚很大或者硬度很高的管子,可以采用机加工的37°内锥头[20],通过焊接或挤压等方式永久连接在管端上,从而取消了管套且管子不需要扩口㊂对于机加工的内锥头,如果直接设计成37°内锥面,加工误差会导致其与外锥面无法形成可靠的面密封,为了解决这个问题,将内锥头设计成双锥度形式,如图6b所示[21]㊂双锥度面的锥度分别为38°~39°和25°,这两个锥面的交线与扩口接头37°外锥面接触,在外锥面中线附近形成一条可靠的线密封,可以防止实际密封位置偏离锥面中间位置而处于外锥面过高或者过低的边缘位置,以致密封不可靠㊂(a)常规型(b)双锥度头图6 扩口式管接头扩口式管接头早在20世纪40年代就被应用于飞机液压系统,是航空工业中应用最早的刚性导管连接件,适应各种流体介质㊂但其耐压能力有限,最高设计压力为20.7M P a(3000p s i)[22],满足S A E的A S4841,美军标的M I L‐F‐5509㊂3.2 无扩口式无扩口式管接头不需要对管子扩口,最大的结构特点是接头端的24°内锥面㊂无扩口式连接主要有两种形式:图7a是管套形式,由无扩口接头㊁无扩口管套和螺母三部分组成[23];图7b是球头形式,由无扩口接头㊁无扩口球形端头和螺母三部分组成[24]㊂(a)管套形式(b)球头形式图7 无扩口式管接头无扩口式连接主要依靠24°内锥面与球形或近似球形曲面直接接触形成线密封,密封线位置处于零件的较厚部位,避免重复拆装后形成较大塑性变形使密封不可靠㊂管套前端面与管路端面之间留有一段直管,便于保证接头与管路的同轴关系,避免弯矩直接作用于管套上;直管段不能过长,需保证管端面与接头底部台阶有一定的间隙,避免两者直接接触而导致密封处接触不良㊂而一般工业用咬入式卡套接头需管端面直接顶住接头底部台阶以使卡套刃部受力嵌入管子㊂无扩口式接头耐压能力比传统扩口式接头的耐压能力高,常用于20.7~34.5M P a(3000~ 5000p s i)的系统[25‐26],设计标准主要依据S A E的A S18280和A S4444,美军标的M I L‐F‐18280,B o e i n g的B P S‐F‐125㊂此类接头具有较高的可靠性,能承受一定的振动和压力脉动㊂根据航空标准(A S18280)要求,接头在最大或最小扭矩情况下能重复拆装8次且不能有泄漏,所以适用于低㊃6622㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.频率重复拆装使用的场合[25]㊂3.3 唇密封式唇密封式管接头的密封原理与U 形唇形密封圈类似,密封结构主要包括密封唇和U 形截面结构,如图8所示[27‐28]㊂唇形密封接头与管路的连接一般采用永久式,如焊接㊁挤压等方式㊂唇形密封接头连接处会形成两处可靠的密封,一处是密封唇端部与接头端面接触的位置,密封唇类似于弹性悬臂梁,使其具有自紧特性,而U 形截面又使其具有自封特性;另一处密封唇底部与接头端面接触的位置,依靠螺母与接头对这个位置的压紧力实现密封㊂(a)拧紧前(b)拧紧后图8 唇密封式管接头安装唇形密封接头时,随着螺母扭矩增大,在密封唇端部首先形成第一处密封,然后在密封唇底部再形成第二处密封㊂第二处密封结构没有弹性,能防止因为螺母扭矩过大而造成第一处密封失效,在重复拆装使用的场合效果明显㊂航空管路连接处通常会受到较强振动和弯曲,第二处密封结构能很好地防止振动和弯曲传递到密封唇端部的第一处密封位置,保证密封的稳定可靠[29]㊂为了达到所需的弹性密封力,密封唇端通常使用高刚度弹性材料㊂唇形密封接头端面和螺纹接合面需要用干膜润滑剂抛光,即使经常拆装也不会破坏密封面㊂在对清洁度要求较高的地方,可以不用干膜润滑剂来抛光接头端面,而是直接处理成粗糙度为8μm 的金属面[30]㊂唇形密封接头具有极高的密封性能,其系统设计压力适用于20.7~55.2M P a (3000~8000p s i )[30‐31],满足美军标M I L ‐F ‐85421和M I L ‐F ‐85720㊁B o e i n g 的27M 102和27M 107㊁N o r t h r o p 的37A 050和R o c k w e l l 的T F D ‐82‐272㊂唇密封式管接头连接形式具有极高的可靠性,能承受剧烈振动和高压力脉动㊂根据A S 85421要求,接头在最大或最小扭矩的情况下能重复拆装25次且不能有泄漏,所以适用于低频率重复拆装使用的场合[30‐31]㊂目前,S A E 标准只对唇形密封接头公头端有详细尺寸要求,对密封唇只提出了基本技术要求,尺寸由各供应商自己设计决定㊂唇形密封接头主要由P a r k e r ㊁E a t o n ㊁A i r d r o m e ㊁A e r o f i t 和P e r -m a s w a ge 等公司提供㊂3.4 性能对比三种可分离式管接头性能对比如表3所示㊂扩口式管接头依靠管路内壁扩口面与接头外锥面形成面面接触密封,耐压能力较低;无扩口式管接头依靠管套球面与接头内锥面形成线-面接触密封,耐压程度较高;唇密封式管接头依靠密封唇与接头锥面形成两处线-面接触密封,且密封唇具有自紧效果,耐压能力最好㊂无扩口式和唇密封式连接依靠挤压或焊接等形式永久连接在管路上,拉脱强度显著高于依靠扩口套和接头将扩口端夹住的扩口式连接方式㊂表3 可分离式管接头性能对比性能扩口式无扩口式唇密封式耐压-+++拉脱强度-++++质量-++预装过程+--插入尺寸+-++可分离式管接头安装前都需要预装,扩口式管接头需要预先扩口,无扩口式管接头需要预先安装管套,唇密封式管接头需要预先连接唇形端头㊂三种预装方式中,扩口式的实现最简单,其次是无扩口式和唇密封式㊂在接头零件数和质量方面,三种接头的直通形式均为5个零件,包括2个螺母㊁1个接头体和2个管套,质量区别不大㊂但是,无扩口式和唇密封式可将接头体预装在管路上,比传统方式可减少近半个接头体㊁1个管套和1个螺母㊂对于现场安装,插入尺寸是衡量接头装配维护性能的一个指标㊂插入尺寸过长,拆装接头需要很大轴向位移,需要较大的空间才能拆装此处接头,如图9所示㊂可以看出,唇形密封接头的插入深度小,接头拆装基本不存在空间不够的问题,而无扩口式接头的插入深度大,需要在接头处留有足够的空间才能拆装接头㊂(a)扩口式(b )无扩口式(c)唇密封式图9 插入尺寸示意图4 柱端式管接头柱端式管接头常用来连接管路与内螺纹端面油口,主要有六种形式:直螺纹软密封式㊁直螺纹硬密封式㊁延长双密封式㊁螺栓式㊁锥管螺纹式和锁环式㊂㊃7622㊃航空液压管接头综述欧阳小平 方 旭 朱 莹等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.4.1 直螺纹软密封式直螺纹连接配合软密封如O 形圈,是最常用的柱端接头形式,如图10所示[32]㊂直螺纹起联接紧固的作用,受挤压变形的O 形圈起密封作用㊂直螺纹软密封式柱端管接头又可分为两大类:不可调向型与可调向型㊂不可调向型一般有堵头和直通接头,如图10a 所示,这类接头安装时直接拧入油口,不存在接头转向对齐问题㊂可调向型一般有弯头㊁三通接头和四通接头等,如图10b 所示,这类接头通常需要精确定位几个端头的方向㊂(a)不可调向型 (b)可调向型图10 直螺纹软密封式柱端接头直螺纹软密封式柱端接头,其柱端设计标准主要有M S 33649和A S 5202,对应端口设计主要有A S 1859㊁A S 930和A S 756㊂除了以上专有的柱端形式外,常用的扩口接头和无扩口接头的标准端头形式也符合柱端形式的设计,可以直接作为柱端接头使用㊂4.2 直螺纹硬密封式直螺纹硬密封式柱端接头的六角螺母密封端面设计有凸缘结构,在接头装配时,凸缘嵌入到端口密封面形成金属直接接触密封,如图11所示[33]㊂这种接头形式不需要橡胶密封圈等复合材料零件,避免了密封圈等对油液的耐腐蚀性和自身使用温度的限制,适用于绝大部分流体介质,能适应很宽的温度范围㊂图11 直螺纹硬密封式柱端接头4.3 延长双密封式延长双密封式柱端接头是在传统直螺纹柱端接头基础上改进而来,延长了柱端端头,在突出端设计了密封结构,如图12所示[34]㊂延长双密封式柱端接头有两道密封,互为备份,提高了柱端接头的密封耐压性能和可靠性,常用于航空泵进出口与管路的连接㊂图12 延长双密封式柱端接头4.4 螺栓式螺栓式可调向柱端接头主要由螺栓接头㊁调向接头和密封垫圈组成,如图13所示[35]㊂与图图13 螺栓式可调向柱端接头10b 直螺纹的可调向型柱端接头相比,两者对应的柱端端口一致,但是螺栓式可调向柱端接头尺寸更小㊁质量更轻㊂螺栓式可调向柱端接头还可以设计成多段并联形式,延长螺栓接头长度并多开一个孔,将两个调向接头串在螺栓上,形成两个并联的流道,这种形式的特点是两个调向接头的方向都可以在平面上任意调整㊂螺栓式可调向柱端接头需要两处密封,增大了接头泄漏的风险,通常用在压力为20.7M P a (3000p s i)及以下的系统[34],设计要求要满足S A E 的A S 4875㊂常用的螺栓式可调向柱端接头形式标准主要有N A S 551与N A S 552,N A S 1236与N A S 1237,A N 775与A N 776㊂4.5 锥管螺纹式锥管螺纹式柱端接头的连接采用航空用锥管螺纹(A N P T ),具有结构简单㊁装配方便的特点㊂在不大于51mm (2i n )时,A N P T 螺纹与N P T 螺纹的尺寸完全相同;大于51mm (2i n )时,A N P T螺纹的装配余量为3个螺距,而N P T 螺纹为2个螺距㊂N P T F 螺纹为干密封式锥管螺纹,其连接密封的原理是,在没有润滑剂或密封填料情况下㊃8622㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. 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