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金属波纹管系统优化

时间:2018-06-14 来源:金属波纹管优化作者:衡光点击: 次

金属波纹管系统优化分析

　　金属波纹管是大柔度管件，在管件中部有一环向的活动卡箍支撑，这样既可以减小金属波纹管的柔度，还不影响管件的横向弹性位移。某型飞机的液压泵是9柱塞泵，对应于发动机最大转速时的转速为4500r/min，飞机液压泵的固有脉动频率的基频最大值为1350Hz。当飞机从巡航状态进入战斗状态时，发动机从70?巡航转速至最大转速变换时，液压泵的固有脉动频率的基频变化范围是：912~1316Hz。

　　液压泵的回冲脉动频率等于泵送频率，因此相应的回冲脉动频率的基频变化范围是456-l316Hz，与固有脉动相比，回冲脉动是流量脉动中的较主要的成分，一般情况下，基频对管路动态特性的影响最大，同时兼顾到回冲频率的二倍频的影响，因此应该避开456~1316Hz的基频。

金属波纹管优化的基本原理

　　优化设计问题一般要有3个要素组成.即设计变量、状态变量和目标函数。

　　设计变量(DV)即自变量。由于关系工程实际问题，金属波纹管的内外径，波距和波数不易改变。因此选择了3个优化变量，分别为波高(h)，壁厚(1)和卡箍位置(x)。

　　(1)反映了波距与波高的内在联系，该值越小，应变集中越严重，大了又会降低金属波纹管膨胀节的补偿量，其适宜的取值范围是：g/1.6≤h≤q/0.6。

　　(2)壁厚对金属波纹管的强度、稳定性和补偿能力有影响，

　　合适的范围是：0.5≤/≤2，规格为0.5、0.8、l.0、1.2、l.5、2.0。

　　(3)由于一般情况下频率越高，对应振动位移越小，文献[7]通过改变管路的约束方式、增加约束位置的个数来改变管路的固有频率避免管路共振的发生，故设计变量为卡箍约束施加在该金属波纹管处的位置，4×q≤x，≤6×q。

　　适当的减小金属波纹管的波高，合理的增大金属波纹管的壁厚以及使卡箍位置尽可能靠近约束端，可以提高金属波纹管系统的抗振能力。以可靠性分析中的干涉理论为基础，对金属波纹管的防共振可靠性进行了分析，发现金属波纹管的第四阶固有频率最有可能和激励频率发生共振，计算得到的第四阶固有频率和激励频率不发生共振的可靠度为93.128，0.95置信水平下的置信下限为92.327?。研究结果可以为航空管路中金属波纹管的动力优化设计和评估提供参考。