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        航空鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命研究

        2019-09-12 08:17:42張俊峰
        中國(guó)金屬通報(bào) 2019年8期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)設(shè)備鋁合金壽命

        張俊峰

        (大連長(zhǎng)豐實(shí)業(yè)總公司,遼寧 大連 116033)

        現(xiàn)代航空航天事業(yè)迅猛發(fā)展,飛行器在運(yùn)行速度與承載重量方面都有了巨大提升,通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)行飛行器控制操作系統(tǒng)占領(lǐng)主要地位,液壓系統(tǒng)的周期與壽命對(duì)于航天器的安全飛行是至關(guān)重要的。航空飛行器的日常工作就是以液壓為主要核心,進(jìn)行飛行活動(dòng);檢修與保養(yǎng)也主要從液壓系統(tǒng)的軟件和硬件兩個(gè)方面展開(kāi)調(diào)查。通過(guò)對(duì)以往調(diào)查數(shù)據(jù)的整理可以發(fā)現(xiàn):液壓導(dǎo)管、導(dǎo)管材料、導(dǎo)管所處的氣候環(huán)境以及運(yùn)行過(guò)程中對(duì)液壓導(dǎo)管產(chǎn)生的壓力都對(duì)液壓導(dǎo)管的疲勞壽命產(chǎn)生重要影響[1]。由于鋁合金是一種全新的液壓導(dǎo)管材料,是否比以往使用的材料更好,值得關(guān)注與探究。同時(shí),其他影響因素是否影響航空鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命,也是需要進(jìn)行研究。因此,從液壓導(dǎo)管疲勞壽命常規(guī)試驗(yàn)入手,對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的設(shè)備及參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整,從而確保試驗(yàn)方法適應(yīng)于鋁合金液壓導(dǎo)管。

        航空鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)屬于整體設(shè)備系統(tǒng)試驗(yàn),設(shè)計(jì)多個(gè)方面,因此需要進(jìn)行模塊與步驟劃分,將試驗(yàn)過(guò)程劃分成若干步驟,各步驟之間相互關(guān)聯(lián),按順序進(jìn)行。通常分為三部分,分別為試驗(yàn)設(shè)備及材料準(zhǔn)備、疲勞試驗(yàn)過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,對(duì)鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命進(jìn)行分析,從而出具體壽命數(shù)值,為日后使用提供理論依據(jù)。

        1 試驗(yàn)設(shè)備及材料準(zhǔn)備

        1.1 試驗(yàn)設(shè)備

        鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)的設(shè)備是在原有檢測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)之上,裝配其他相關(guān)配件后將其調(diào)整為適用于鋁合金液壓導(dǎo)管試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)設(shè)備主要有六部分構(gòu)成,分別為基礎(chǔ)試驗(yàn)設(shè)備、鋁合金液壓導(dǎo)管、管套、鏈接頭、堵塞以及外套螺母,六部分進(jìn)行組裝與裝配從而構(gòu)成鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)設(shè)備[2]。但是,在裝配過(guò)程需要注意以下幾個(gè)方面:首先,在實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝配過(guò)程中,需要注意確保試驗(yàn)設(shè)備的相關(guān)組件在水平方面處于一致高度,同時(shí)在接入鋁合金液壓導(dǎo)管后仍處在同一水平線上。其次,在試驗(yàn)設(shè)備液壓導(dǎo)管連接處前后要加裝低摩擦軸承,主要便于對(duì)液壓導(dǎo)管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)與位移,使得液壓導(dǎo)管能夠在最大范圍進(jìn)行移動(dòng),同時(shí)承受其應(yīng)有的負(fù)荷。最后,試驗(yàn)設(shè)備的底座必須牢牢固定在某一位置上,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能發(fā)生移動(dòng),與此同時(shí),安裝液壓導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)器材的試驗(yàn)臺(tái)必須是剛性的,具有一定的硬度與穩(wěn)定性。

        1.2 材料準(zhǔn)備

        本次試驗(yàn)過(guò)程主要是對(duì)鋁合金液壓導(dǎo)管壽命與不銹鋼液壓導(dǎo)管壽命進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。因此,要根據(jù)試驗(yàn)原則設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn),選取相同規(guī)格、相同長(zhǎng)度、相同數(shù)量的不銹鋼液壓導(dǎo)管和鋁合金液壓導(dǎo)管,在同一時(shí)間同一環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)材料以及材料參數(shù)的選擇如表1中所示。

        表1 液壓導(dǎo)管疲勞壽命試驗(yàn)材料列表

        通過(guò)表1,將試驗(yàn)過(guò)程中所需要的試驗(yàn)材料進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇與確定符合對(duì)照實(shí)驗(yàn)要求,能夠確保液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)結(jié)果具有科學(xué)研究意義。

        2 液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)過(guò)程

        當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料準(zhǔn)備完畢之后,就進(jìn)入到疲勞試驗(yàn)步驟。但是在開(kāi)始疲勞試驗(yàn)之間,要對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行認(rèn)真處理,例如清洗污漬,運(yùn)輸過(guò)程及保存過(guò)程中液壓導(dǎo)管難免會(huì)出現(xiàn)污漬,污漬清洗能夠避免其他污染源對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響[3]。然后,就可以將試驗(yàn)材料安裝在試驗(yàn)設(shè)備上,進(jìn)行液壓導(dǎo)管連接,不銹鋼液壓導(dǎo)管與鋁合金液壓導(dǎo)管的安裝力度,需要參考材質(zhì)的不同采用不同力度。

        壓力測(cè)試主要是在試驗(yàn)材料部門(mén)的橫向和豎向安裝壓力測(cè)試貼片,貼片連接引線后與電線固定在一起。在固定過(guò)程中要確保引線不被弄斷,引線長(zhǎng)度必須一致,只有這樣數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備上才能夠清晰顯示數(shù)值,并且保證數(shù)值的準(zhǔn)確性。壓力檢測(cè)與疲勞壽命檢測(cè)共同進(jìn)行,與疲勞壽命綜合分析,能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        完成上述工作后,就可以通過(guò)相關(guān)模型公式進(jìn)行疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算:

        公式(1)中,a為不同材質(zhì)的試驗(yàn)材料參數(shù),i為試驗(yàn)的次數(shù),通過(guò)上述公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,就可以估算出不同材質(zhì)導(dǎo)管疲勞壽命,并進(jìn)行壽命長(zhǎng)短的對(duì)比。在試驗(yàn)過(guò)程中,需要按照上述公式進(jìn)行計(jì)算之后,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行挑選與剔除,剔除不合理數(shù)據(jù),從而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行估算[4]。根據(jù)對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則,結(jié)果數(shù)值的偏差程度在合理的范圍內(nèi)是可以保留并用于分析的,其余需要剔除,如果遇到數(shù)據(jù)不足情況,就需要增加試驗(yàn)次數(shù),從而確報(bào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

        3 液壓導(dǎo)管疲勞試驗(yàn)結(jié)果

        通過(guò)數(shù)據(jù)的整理與分析,將試驗(yàn)結(jié)果以表格形式進(jìn)行呈現(xiàn),有利于清晰明確的得出試驗(yàn)結(jié)果,也有利于進(jìn)行對(duì)比,從而發(fā)現(xiàn)何種材質(zhì)液壓導(dǎo)管疲勞壽命長(zhǎng)。

        表2 不同材質(zhì)液壓導(dǎo)管試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

        表1為五次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果整理對(duì)比表。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程共進(jìn)行了三次,三次結(jié)果平均值為最后試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。由表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命更長(zhǎng),其結(jié)果優(yōu)于不銹鋼液壓導(dǎo)管。其疲勞壽命可以達(dá)到108次,壽命周期是非常長(zhǎng)的,在日常保養(yǎng)與維修過(guò)程可以參照這一數(shù)值進(jìn)行一系列檢修保養(yǎng)工作。

        通過(guò)對(duì)液壓導(dǎo)管疲勞壽命試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),鋁合金液壓導(dǎo)管可以承受多次使用而不發(fā)生疲勞損壞,可以說(shuō)鋁合金材質(zhì)用于液壓導(dǎo)管的生產(chǎn)是非常符合產(chǎn)品與性能要求的[5]。不但能夠承載更大液壓管道壓力,同時(shí)其疲勞性能表現(xiàn)的非常出色[6]。當(dāng)然,試驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)必然存在一定偏差,這主要是由于試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法完全模擬航空飛行器運(yùn)行情況,這是客觀的無(wú)法避免的影響因素。除此之外,液壓導(dǎo)管的本身的平直度也是影響因素之一,各個(gè)零件之間只能確保外觀在水平線上,其內(nèi)部重心很難確保在平直線上。因此,試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要與實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)共同進(jìn)行疲勞壽命分析,才能不斷完善目前的數(shù)據(jù)情況。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        航空事業(yè)高速發(fā)展,對(duì)鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命進(jìn)行試驗(yàn)研究是非常重要的,是推動(dòng)航空事業(yè)向前發(fā)展的關(guān)鍵一步。通過(guò)對(duì)液壓導(dǎo)管試驗(yàn)設(shè)備及材料準(zhǔn)備的闡述基礎(chǔ)之上,對(duì)不銹鋼液壓導(dǎo)管與鋁合金液壓導(dǎo)管的疲勞壽命進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鋁合金液壓導(dǎo)管疲勞壽命更長(zhǎng),更符合航空飛行器運(yùn)行要求。因此,在日后航空事業(yè)發(fā)展過(guò)程中,要不斷對(duì)鋁合金液壓導(dǎo)管進(jìn)行探索與研究,從而推動(dòng)航空事業(yè)更加蓬勃發(fā)展。

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