朱海波，赵 钢，徐 江

(沈阳航空航天大学沈阳航达机载设备公司，沈阳110034)

飞机地面液压油泵源是一种重要的飞机地面保障设备。液压系统的所有元件与附件均是依靠液压导管和管接头进行连接，液压导管和管接头是液压系统必不可少的组成部分［1－2］。

地面液压油泵源要为飞机提供很高的压力。据文献报道［1］，空客 A320的工作压力最大达34.5 MPa(50PSI)。国内某型飞机的工作压力最大达21.5 MPa。

液压油泄漏是设备的主要故障之一，其泄漏会造成严重的危害。据统计［3］，设备外泄漏中管路的泄漏量占44.5%。而在外场服务中，经统计以往液压油泵源的管路泄露所占比重可达48.1%(表1)，对外场服务工作影响极大。

本文主要以飞机地面液压油泵源的液压导管和管接头为研究对象，研究液压冲击对其影响，找到防止管路泄漏的措施。

表1 设备外场油路渗漏统计表

1 管路液压冲击分析

在液压系统中，因为阀或执行机构的快速关闭或开启，使流速发生急剧变化，引起压强高频剧烈波动，使管壁和接头连接处发生振动，在液压管路中称为液压冲击。液压冲击现象是一个液压系统的非稳定流动问题。［4－8］

液压冲击产生的压力峰值很大，往往比正常压力峰值高几倍，常伴有噪声和振动，极易损坏管件、密封件。因此在地面液压油泵源设计时，需作最大压力分析计算。

根据流体质量守恒定律和动量定理，导管的液压冲击值 dp 为［1］:

式中，ρ—液压油密度;

υ0—液体流速;

Ey—液体的体积弹性模量;

E—管材的法向弹性模量;

D—导管直径;

δ—导管壁厚。

下面来看在同样工况下液压冲击对导管内径的影响。据某型飞机地面液压油泵源详细规范［2］，液体的流量要求为大于150 L/min。航空液压油的密度(20℃时)ρ为833.3 kg/m3，液体的体积弹性模量Ey为16×108Pa，初选导管材料为内径13 mm，壁厚1 mm的不锈钢导管。材料为1Cr18Ni9Ti。管材的弹性模量E为20.6×1010Pa。

根据该设备的的实验数据，系统的液压流量为180 L/min，带入式(2)，

得:υ0≈ 22.6(m/s)，将其带入公式(1)得dp=833.3×22.6×

该设备的系统工作压力为p0=21.5 MPa，则液压冲击最大值p1为:

带入得p1=46.38 MPa

这里导管安全系数n取5，不锈钢导管的屈服强度极限 σ0.2为 205 MPa［5］，则:

导管结构强度不能满足要求，因此需重新选择导管内径，按系列放大一级取内径为18 mm(壁厚1 mm)的导管，计算得:

所以此工况下高压导管应选择内径大于18 mm，壁厚大于1 mm的不锈钢导管。

通过上面实例分析可知，液压冲击对管路有很大影响，系统的导管选择不锈钢管。通过合理的选择导管的内径，可以降低液压冲击对系统的影响。通过总结分析，在我单位工作中，液压油泵源研制中管径的选择可按表2进行。

表2 液压油泵源导管尺寸选择

2 管路连接

据资料介绍［3］，管接头泄漏占液压装置泄漏的50%～60%，管接头泄漏的原因有15%因质量不良，60%因安装不当，20%因设计不良，5%因选用不当。因此须对液压管路的加工和装配工作加以重视。

飞机地面液压油泵源一般选用航标管接头，常用的有扩口式和无扩口式两种。另外快速自封接头常用于和飞机接口连接。

2.1 扩口式管接头

如图1(a)所示，扩口式管接头由带喇叭口端的导管、平管嘴、外套螺母、接头组成。

图1 管接头结构图

工作原理是扩成喇叭口的导管借助外套螺母把平管嘴和导管压紧在接头上形成密封。

2.2 无扩口管接头

如图1(b)所示，无扩口管接头也由导管、衬套、外套螺母和接头组成。

工作原理:利用外套螺母压紧，使接头和衬套间、衬套和导管间形成两处密封面。衬套变成弓形体，起到抗振防松的作用。

由于无扩口管接头的制造精度要求高，外场维修因素的影响，目前在飞机地面液压油泵源的管路生产中广泛采用的是扩口式管接头。

2.3 管路加工

导管端部的扩口质量对密封面的接合质量有直接影响，是影响泄漏的重要因素，应给予足够重视。扩口时，要保证扩口直径和74°角符合标准要求［7］，见图2所示。导管扩口时要使用专用工装(图3)和设备。在加工过程中应注意的问题如下:

图2 喇叭口尺

图3 导管扩口工装

(1)首先确定导管长度下料，因扩口过程中细小毛刺破坏配合面的表面粗糙度，所以下料后去净导管端口毛刺。

(2)加工直径10 mm以内、壁厚1 mm的导管时，机床转速控制在120～150 r/min，进给量不应大于4.1 mm。加工直径10 mm以上、壁厚1 mm的导管时，车床转速在160～200 r/min之间，进给量不应大于3.5 mm。

(3)进给量过大造成74°角过大，易产生渗漏显现象;喇叭角应控制在在73°±0.5°间。

(4)D1满足要求后继续旋转扩口锥2～3 s，保证扩口锥面的表面光洁度。

(5)装配前清洗干净用试验台打压。装配时要保证管端喇叭口与接头锥面同轴线，避免歪斜。

(6)必须控制外套螺母的预紧力，防止破坏。预紧力选择见表3所示。

表3 不锈钢1Cr18Ni9Ti导管外套螺母预紧力选择

通过改进相关加工工艺方法后，提高了导管加工的成品率，为后续设备装配提高了有效的质量保障。近一年来，各个型号液压油泵源产品的外场管路故障率下降了60.4%，产品可靠性有了显著提高。

3 结语

液压管路的液压冲击是造成液压系统泄漏的重要因素。通过对液压冲击值的计算和校核，选择适当的导管尺寸和材料可有效提升设备液压系统的可靠性。

对液压管路的加工和装配工艺进行改进，使为飞机配套的飞机地面液压油泵源的油管外泄率、外场可靠性均有效增加，保障了飞机飞行安全性和可靠性。

［1］王海涛.飞机液压元件与系统［M］.北京:国防工业出版社，2012:20－26.

［2］中国航空综合技术研究所.HB 4－1－2002扩口管路连接件通用规范［S］.2003.

［3］刘俞铭.液压件(阀)液压机械设计图集与生产新技术新工艺及质量缺陷控制检验检测实用手册［M］.石家庄:华北通用机械出版社，2005:602－607.

［4］李艳军.飞机液压传动与控制［M］.北京:科学出版社，2009:30－33.

［5］曾正明.实用钢铁材料手册［M］.北京:机械工业出版社，2008:616－621.

［6］中国航空材料手册编辑委员会［M］.中国航空材料手册(第10卷).北京:标准出版社，2001:75－78.

［7］中国航空综合技术研究所.HB 4－52－2002导管扩口［S］.2003.

［8］王积伟，章宏甲，黄谊.液压与气体传动［M］.北京:机械工业出版社，2005:22－26.