燃油系统导管连接快卸卡箍条带应力分析

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1、标准化研究燃油系统寻管连接快卸卡箍条帝应力分析杨正东1孙忠志2(1．中国航空综合技术研究所，北京100028,2．沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110035)喃要】针对飞机在外场使用过程中燃油系统导管连接快卸卡箍条带发生断裂导致安全事故的问题，对卡箍条带在不同工况下不同位置的应力分布进行对比分析和研究，为后续卡箍产品标准修订时条带的结构参数设计和工艺改进提供参考依据。【关键词】燃油系统；导管连接：卡箍；条带应力冲图分类号】V228；V229【文献标识码】C【文章编号】1003．6660(2016)0

2、4．0021．03【DOI编码110．13237／j．cnki．asq．2016．04．006导管连接快卸卡箍是管路系统不可缺少的标准件，对飞机、发动机和武器装备中的管路连接起着重要作用。比较典型是HB6521．2012《导管连接快卸卡箍》中的结构(如图l所示)，主要由卡箍组件、导管接头、带胶圈孔的导管接头和密封圈组成⋯。此类卡箍具有较好的密封性和对中性，且抗热冲击、抗高温变形、抗各种冲击载荷和振动性能在同类产品中也有较大的优势，安装和维修方便，稳定性好，是目前应用最为广泛的刚性管路连接形式。若其

3、失效，会影响飞机和发动机及附件系统的工作性能、使用寿命和飞行安全【2】。州开睫I卜I．舻n-∥V卜I。郦≮砂lF箍组件2导管接头3胶圈4．带咬圈孔的导管接失图1HB6521-2012导管连接快卸卡箍结构近些年，某型飞机的外场使用过程中，发生卡箍条带断裂失效现象【3】，条带的断裂将会引起导管连接的失效，造成燃油泄漏，严重影响飞机的安全。因此，本研究将针对卡箍在不同工况下的条带的应力分布进行试验与分析研究，为后续卡箍产品标准修订过程中条带的结构设计提供参考依据。1卡箍条带的应力测试1．1应变片位置为了

4、研究卡箍在不同工况下条带的应力分布，分别在条带的9个位置粘贴应变片，如图2所示。注：图中1、2、3、4、5、6、7、8、9点分别为应变片的不同粘贴位置，应变片沿卡箍条带纵向粘贴。图2应变片粘贴位置示意图1．2测试过程卡箍条带的应力测试过程如下：1)将卡箍组件、导管接头、胶圈和带胶圈的导管接头按图2所示状态连接；2)对卡箍组件施加不同大小的拧紧力矩(力矩从小到大施加)，如图3所示。用动态测试应变仪测量9个不同位置的条带应变值；3)研究在螺栓组件和卡挡接触面处涂树脂和不涂树两种情况下，测量导管接头上涂

5、润滑脂和不【收稿日期】2016-05-044篮丝复团d险航空标准化与质量2016年第4期涂润滑脂时条带不同位置的应变；4)根据测得的应变值和条带材料的弹性模量，计算出对应的应力值。图3应力测试过程施加拧紧力矩2应力分析2．1拧紧力矩的影响在不涂润滑脂和树脂的情况下，对卡箍施加不同大小的拧紧力矩，条带不同位置的应力水平如曲线图4所示。应力测试位置点(n)图4不同拧紧力矩下卡箍条带的应力(卡挡不涂树脂，接头不涂润滑脂)从图4曲线中可以看出，卡箍条带位置3的应力较大，比较容易发生疲劳断裂，因此在结构设计

6、和热表处理时，应着重保证该位置的强度和可靠性，防止断裂失效。此外，随着拧紧力矩的增大，不同位置的应力值均有增大的趋势。在实际使用中，应在保证能满足导管连接密封性的前提下选择尽可能小的拧紧力矩，从而提高抗动态疲劳失效的性能。2．2卡箍接头处涂润滑脂的影响在导管接头和带胶圈的导管接头上涂润滑脂，对卡箍施加不同大小的拧紧力矩，条带不同位置的应力水平如曲线图5所示。_

7、互力删试位置点(n)图5不同拧紧力矩下卡箍条带的应力(卡挡不涂树脂，接头涂润滑脂)将图5和图4的曲线进行对比，可以发现，在导管接头上涂润滑

8、脂后，相同力矩下，条带不同位置的应力普遍有降低的趋势，由此推断，润滑脂可以减小接头与卡箍之间摩擦阻力，改善条带应力。2．3卡挡处涂树脂的影响在螺栓装配件(13HB6521—2012)和卡挡(11HB6521．2012)接触面处处涂约2mm厚的树脂(J．168胶粘剂混点短切纤维或石英砂)，如图6所示。并测量导管接头和带胶圈的导管接头上不涂润滑脂时不同拧紧力矩下不同位置的应变，结果如曲线图7所示。血丝』垒囱图6卡挡处涂树脂的部位压力涓试位置点(n)图7不同拧紧力矩下卡箍条带的应力(卡挡不涂树脂，接头涂

9、润滑脂)理论上，在螺栓组件和卡挡接触面处涂树脂将减小二者的摩擦，有利于T型螺栓沿着卡挡下移，同样拧紧力矩下，卡块间隙比不涂树脂时小，即能更紧地箍住接头，因此应力会有一定趋势的增加。将图7曲线和图4曲线进行对比，发现曲线数据的趋势与理论较相符。也就是说，在卡箍实际使用过程中，在螺栓组件和卡挡接触面处涂树脂后，用较小的拧紧力矩即可实现接头的箍紧，进而实现导管连接的密封。3结束语燃油系统卡箍连接的可靠性和稳定性对飞机的安全和寿命至关重要，而条带疲劳断裂又是典型的失效方式。因此，在后续工作