[发明专利]基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法

说明书

基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法，将管路配合面相关仿真数据与管路接口密封性建立了合理的联系；通过对接触面变形量、接触面接触压力、周向接触均匀性三方面仿真求解来衡量管路密封的好坏。采用该方法可以分析不同装配情况、不同材料、不同设计结构等条件对于管路密封性的影响，为发动机管路渗漏油故障分析、改善措施制定、管路结构设计提供了可行的理论分析方法。本发明的优点：通过对接触面相关参数的仿真求解来衡量管路密封的好坏。保证设计可靠性，降低旋转机械的渗漏油故障风险。当出现漏油问题时，指导故障排除，制定针对性的改善措施，降低生产、试验和维修成本，为旋转机械制造修理企业避免巨大的经济损失。

技术领域

本发明涉及发动机管路接口结构的密封领域，特别涉及了基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法。

背景技术

目前缺乏应用于发动机管接口密封性的优化仿真分析方法，当前对于发动机等旋转机械的管路接口密封性和装配标准的分析和制定，试验成本较高，周期较长，要完成一项密封性优化措施的验证需要经历漫长复杂的试验过程。本方法为发动机管路接口密封性的优化分析给出了一种便捷、可行的途径。通过仿真手段可代替部分试验分析工作，为结构密封性设计的优化、装配标准的制定等提出了一种全新的分析方法。管路接口结构是航空发动机、燃机广泛应用的形式，密封性是影响其可靠性的最主要因素，由于设计经验、加工工艺、装配等原因使得接口渗漏油故障时有发生。

发明内容

本发明的目的是，为解决管路接口渗漏油故障、优化结构密封性、保障旋转机械的可靠性等提供了一种便捷、可行的技术手段，特提供了基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法。

本发明提供了基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法，其特征在于：所述的基于非线性接触分析的发动机管路接口密封性分析方法，将管路配合面相关仿真数据与管路接口密封性建立了合理的联系。通过对接触面变形量、接触面接触压力、周向接触均匀性三方面仿真求解来衡量管路密封的好坏。采用该方法可以分析不同装配情况、不同材料、不同设计结构等条件对于管路密封性的影响，为发动机管路渗漏油故障分析、改善措施制定、管路结构设计提供了可行的理论分析方法。

现有一种发动机为锥球接口管路结构，锥/球的型面加工工艺尺寸符合一定的尺寸标准范围内为合格。在实际加工中，在尺寸标准范围内，不同锥球的型面会存在一定的差异，在相同的装配条件下，接口的密封性会有所不同。应用本方法分析型面加工尺寸组合形式A与另一种加工尺寸组合形式B的密封性优劣，进一步分析出影响程度较大的关键尺寸或配合规律，以此指导加工工艺过程控制，进而达到优化管路接口密封性的目的。

具体实施步骤如下：

步骤一：构建三维结构模型

在三维造型软件中，建立管接口组件的三维结构模型，该管路组件由三部分组成：附件接口(锥面管)、导管接头(球面管)、外套螺母，附件接口和导管接头采用锥球连接形式，并通过外套螺母的螺纹连接将两者压紧，形成球面密封，结构示意图见图2。

步骤二：将模型导入有限元计算软件

将模型导入有限元计算软件中进行网格划分，为了提高运算速度，可将三维模型进行周向分割，只计算整体模型的1/4，因为结构周向对称，不会影响到计算结果。有限元模型如图3所示。

步骤三：与密封性有对应关系的参数和规律

通过理论分析、基础原理试验验证并结合实际工程经验等工作确定了以下与密封性有对应关系的参数和规律：

1)接触面径向变形越大，表明接触锥面向外分开的程度越大，越不利于管接口的密封性；

2)接触面的接触压越大，压紧程度越好，越有利于管接口的密封性；

3)相同条件下，接触面周向接触的均匀性越好，密封性越好。