飞机液压系统飞机结构与系统.ppt

飞机液压系统 张宏伟 液压传动基本概念 液压传动原理图 液压缸1 液压缸2 A1 A2 F1V1 F2V2 液压传动定义液压传动是一种以液体为工作介质 利用液体静压能来传递功 能 也称容积传动 液压系统的特点 工作介质 液体 不可压缩 系统必须密封 系统稳定工作时 系统内压力取决于负载 系统的输出速度取决于流量Q 液压系统的功率N pQ 液压系统组成 元件功能类型 动力元件 将机械能转换为液压能 控制元件 控制系统工作状态 方向 压力 流量 执行元件 将液压能转换为机械能 辅助元件 组成系统 提高效率 安全可靠 分系统功能 液压源系统 工作系统 液压系统基本结构图 液压源系统 工作系统 液压系统的优缺点 优点 动作迅速 换向快 重量轻 尺寸小 运动平稳 不易受外界负载影响 调速范围大 可实现无级调速 功率放大系数大 效率高 缺点 液压元件结构复杂 工艺要求高 信号传递速度慢 管路连接复杂 液压油 液压油是液压传动的工作介质 工作液性能指标 良好的润滑性 合适的粘度 高的弹性模数 较高的化学稳定性 较高的材料相容性 防火性 对人体无毒或过敏反应 液压油的主要参数 粘性 流体流动时 在液体内部显示出的内摩擦力的性质 粘度 粘度是流体在单位速度梯度下流动时产生的剪切应力 是衡量流体粘性的指标 类型动力粘度运动粘度相对粘度 动力粘度 运动粘度 运动粘度运动粘度没有特殊的物理意义 相对粘度 条件粘度 在规定条件下 用粘度计测出的液体的粘度 中国 恩氏粘度0E美国 赛氏通用秒SSU英国 雷氏秒RSS法国 巴氏度0B 恩氏粘度 恩氏粘度的测定方法测定200cm 在温度为t C的被测液体在自重作用下流过专用恩格勒粘度计中直径为 2 8 小孔所需的时间t1 然后测出同体积的蒸馏水在20 C时流过同一小孔所需时间t2 t1与t2的比值即为被测液体在t C的恩氏粘度值 工业一般以20 50 和100 作为测定恩氏粘度的标准温度 赛氏通用秒 赛氏粘度的测定方法测定60cm3 温度为t C的油液在自重作用下 流过专用赛波尔特 Saybolt 测试仪中一个标准长度和直径小孔所需的时间 粘度特性 粘温特性液体VS 气体温度升高 液体粘度下降而气体粘度上升 粘压特性压力增大 液体粘度增大压力低于30Mpa时 可忽略不计 粘度对液压系统性能的影响 油液的粘度对系统的功率损失有较大的影响机械损失VS 泄漏损失 粘度 机械损失 泄漏损失 功率损失 适合的粘度 油液的压缩性 油液的压缩性 是指液体所受的压力增大时其体积缩小的一种性质 一定体积的液体 在压力增量相同的情况下 体积的缩小量越小 则说明其压缩性越小 一般认为液体是不可压缩的 液压油的压缩性应尽可能小一些 如果液压油中含有气泡 其压缩性将显著增大 抗燃性 衡量耐燃性的一般指标为闪点 着火点和自燃着火温度 闪点 在特定条件下以一个微小的火焰接近它们时 在油液表面上的任何一点都会出现火焰闪光的现象 着火点 油液所达到的某一温度 在该温度下油液能连续燃烧5秒钟 在有火焰点燃下 自燃着火温度 油液在该温度下会自动着火 液压油的化学性能 热稳定性氧化稳定性水解稳定性相容性 液压传动工作液的分类 液压油使用注意事项 对液压系统的防护不同规格的液压油绝不能混用保持油液必要的清洁度防止系统进入空气对其他系统和飞机结构的防护对维护人员的防护配戴耐油手套进行压力测试或元件渗漏时 应该配戴防护镜 液压泵 液压泵功用液压泵是液压系统的动力元件 其功用是将机械能转换为液压能 向系统提供一定压力和流量的油液 液压泵特点液压系统采用的油泵为容积泵 依靠密封容积的变化工作 回油管 油箱 工作腔 配油装置 液压泵是容积泵 利用工作腔容积的变化进行吸油和压油过程 大气压力 引气增压 液压泵工作原理 回油管 吸油管 油箱 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 吸油 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 P 回油管 吸油管 油箱 油箱压力 压油 P Q 回油管 油箱 液压泵 液压马达性能参数 压力工作压力额定压力过载流量排量理论流量公称流量功率和效率输入功率 输出功率容积效率 机械效率 液压泵性能参数 额定压力 在额定转速下 使用寿命期限内 规定容积效率下 泵连续工作情况下的最高压力 额定压力取决于泵结构的密封性能和规定使用寿命 工作压力 泵工作时的压力 工作压力取决于负载 过载 工作压力超过额定压力的值 定量泵特性曲线 排量q 再不考虑泄漏的情况下 泵每转一周排出液体的体积 流量Q 泵在单位时间内排出的液体体积 理论流量液压泵的理论流量是指不考虑泄漏情况的流量 Q qn额定流量 公称流量 液压泵的额定流量是指在额定转速下 处于额定压力状态时泵的流量 排量 流量 输入功率 Ni T 输出功率 No pQ效率 机械效率vs 容积效率机械效率由机械摩擦及内部阻力造成 容积效率由内漏 充填损失等因素造成 功率 效率 T To pQo pQ T p Q 机械损失 容积损失 影响液压泵效率的主要因素 油温过高或过低油箱维护不正常油泵装配异常或磨损严重 液压泵类型 定量泵 齿轮泵等变量泵 柱塞泵等 齿轮泵构造 齿轮泵工作原理 齿轮泵构造一对啮合的齿轮油泵壳体前后端盖 齿轮泵的可变容积 齿轮泵配油装置 齿轮泵的可变容积 齿轮泵配油装置 齿轮泵配油装置 齿轮泵的可变容积 排油腔随着齿轮的旋转 排油腔容积逐渐减小 吸油腔随着齿轮的旋转 吸油腔容积逐渐增大 齿轮泵工作原理 齿轮泵配油装置 啮合点 啮合点位置随齿轮旋转而改变 因此齿轮泵的优点是 对油液污染不敏感 吸油过程在吸油腔中的啮合齿逐渐退出啮合 吸油腔容积增大 形成部分真空 油箱中的油液在油箱内压力作用下 克服吸油管阻力被吸进来 并随轮齿转动 排油过程当油进入排油腔时 由于轮齿逐渐进入啮合 排油腔容积逐渐减小 将油从排油口挤压出去 齿轮不断旋转 油液便不断地吸入和排出 齿轮按图示方向旋转 斜盘式柱塞泵工作原理 可变工作容积 柱塞与缸体的配合腔配油装置 配油盘 斜盘式柱塞泵由柱塞 缸体 斜盘 回程盘 配油盘和驱动轴构成 斜盘的倾角决定柱塞的行程 改变斜盘的倾角 可改变柱塞的行程 从而改变泵的排量 柱塞泵工作原理 工作原理 缸体每转动一周 每个柱塞做一次往返运动 完成一次吸油和压油 相当于手摇泵推拉手柄一次 几个柱塞顺序进入吸油和压油过程 使泵输出连续的流量和压力 变量原理 改变斜盘的角度 可改变柱塞行程 从而改变泵的排量 摆缸式轴向柱塞泵 轴向柱塞泵的变量控制 变量泵按其性能参数 流量和压力曲线的变化情况 分为 恒功率变量泵恒流量变量泵恒压力变量泵 恒压式变量柱塞泵 恒压式变量柱塞泵是一种自动调节变量泵 它能根据外负载的大小 泵输出口压力的大小 自动调节排量 由于流量可随负载的大小自动调节 特点 功率损失小节省能源减少发热低压时流量大 高压时流量小适用于驱动快速推力小 慢速推力大的工作机械飞机常选用恒压变量泵为液压系统的液压源 恒压式变量柱塞泵的构造 恒压轴向柱塞泵变量原理 变量泵压力 流量特性曲线 当工作系统不工作时 系统压力升高 当泵出口压力达到卸荷预调值时 压力补偿活门接通斜盘作动筒 改变斜盘角度 使泵输出流量近似为零 从而使泵处于消耗功率最小的卸荷工作状态 Q p 0 液压泵压力控制 定量泵供压系统限压方法安全回路 用安全阀限制供压的最高压力卸荷回路 使泵处于消耗功率最小的卸荷状态变量泵压力控制自动卸荷 变量泵具有自动卸荷功能 因此变量泵系统不需要卸荷阀 安全回路 为保证系统的安全性 变量泵系统同样装有安全阀 定量泵安全阀限压回路 伸出 缩入 限压 定量泵安全阀限压回路 缩入 伸出 限压 定量泵安全阀限压回路 限压 伸出 缩入 定量泵卸荷回路 定量泵卸荷压力曲线 0 t p 液压泵的检查顺序 检查系统的外漏 外漏最容易检查 可观察液压管路及接头部件有无泄漏的痕迹 检查蓄压器预充气压力 检查系统的内漏 变量泵的限压和卸荷 变量泵具有自动卸荷功能 为了系统的安全 回路上同样需加装安全阀 以防泵内压力补偿活门损坏或斜盘作动筒卡滞时造成系统压力过高 控制阀 液压系统中液体流动的方向 压力和流量等是需要控制和调节的 完成这些控制和调节作用的液压控制元件 统称为液压控制阀 分类按机能不同可分为方向控制阀压力控制阀流量控制阀 方向控制元件 功用方向控制元件的功用是控制控制系统中油液的通 断和改变油液流动的方向或通路 分类 单向阀功用 使油液只能沿一个方向流动而不能反流 球型阀芯VS 锥型阀芯换向阀 功用 控制系统中液流的方向 实现油路的关断 接通和换向 运动形式 转阀 滑阀控制方式 手动 机动 电动 液动工作位置 二位 三位接油路数 二通 三通 四通 五通等 单向阀 在飞机液压系统中 单向阀常用于 泵的出口处 防止系统反向压力突然增高 使泵损坏 起止回作用 定量泵卸荷活门的下游 在泵卸荷时保持系统的压力 在系统的回油管路中 保持一定的回油压力 增加执行机构运动的平稳性 机控单向阀 机控单向阀 机控单向阀 机控单向阀 液控单向阀 用途 对液压缸进行锁闭 作立式液压缸的支撑阀 某些情况下起保压作用 换向阀 功用 控制系统中液流的方向 实现油路的关断 接通和换向 运动形式 转阀 滑阀控制方式 手动 机动 电动 液动工作位置 二位 三位接油路数 二通 三通 四通 五通等要求 流体流经阀时的压力损失要小 不相通的通口间的泄漏要小 换向要平稳 迅速且可靠 转阀 换向阀工作原理 飞机上常用的换向阀的型式 控制单向式作动筒的为二位三通阀 控制双向式作动筒的为二位四通或三位四通 其中三位四通中立位关断式应用最广 图为几种换向阀的职能符号 其中方框代表每一个位置 A B代表工作油口 P代表供油口 O代表回油口 箭头指向为液流方向 前述卸荷阀就是液压控制的二位二通阀 二位三通三位四通中立关断二位四通 飞机上常用的换向阀的型式 梭阀 实质上是两位三通自动换向阀 压力控制阀是用来调节或控制液压系统压力的 其工作原理是利用油路压力与预定弹簧压力比较 控制阀口开度 保证压力处于调定值 分类 溢流阀减压阀顺序阀卸荷阀 压力控制元件 溢流阀 工作原理 当油路压力升高到调定值时 阀口打开 将压力油溢出一部分 使压力保持在调定值 用途作溢流阀 溢流阀有溢流时 可维持阀进口亦即系统压力恒定 作安全阀 系统超载时 溢流阀打开 对系统起过载保护的作用 而平时溢流阀是关闭的 作背压阀 溢流阀 一般为直动式 装在系统的回油路上 产生一定的回油阻力 以改善执行元件的运动平稳性 用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷 溢流阀工作原理 直动式溢流阀 溢流阀工作原理 先导式溢流阀 溢流阀构造型式 直动式溢流阀 调压精度低 适用于低压小流量系统 先导式溢流阀 调压精度高 适用于高压大流量系统 Q 闭合 开启 压力上升 压力下降P 减压阀 直动式减压阀 减压阀 先导式减压阀 定差减压阀 减压阀的应用 实现同一液压源供向并联的不同工作压力的工作系统所需压力 定值减压阀 稳定工作系统的油压 使不受液压源压力波动的影响 定值减压阀 定差减压阀与节流阀串联组成调速回路 定差减压阀使节流阀的前后压力差为一定 则流过的流量为一定 作动筒的运动速度亦为一定 a 恒流量控制 b 调速控制 优先活门 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 液压延时阀工作原理 用途顺序控制原理压力取决于负载组成节流孔传压筒单向节流阀 压力继电器 主要性能调压范围灵敏度和通断调节区间重复精度升压或降压动作时间 流量控制元件 流量控制元件通过控制油路的流量从而控制或协调执行元件的运动速度 分类 节流阀调速阀分流集流阀液压保险定流量保险器定量保险器流量放大器 小孔节流原理 A 带孔隔板 节流器 单向节流阀 可调式单向节流阀 液压保险器 定量器功用 当通过液压保险的容积量达到某一临界体积时将油路自动关断 防止系统液压油继续损失 液压保险器 定流量器 限速切断阀 功用 当管路中的油液在允许的正常流量下 阀保持打开位置 如果流量过大 如管道破裂 超过规定值时 它就自动关闭 以保证不影响其它的并联工作系统工作 流量放大器 功用用于工作系统要求的流量比供压系统输出流量大的情况 也称锁流限压活门 执行元件 执行机构是液压系统中对外作功的元件 其功能是将液压能转换为机械能 执行元件分类 旋转运动型 液压马达往复运动型 液压缸摆动型直线运动型单向运动液压缸双向运动液压缸 一 液压缸性能参数 输出力F PA输出速度V Q A P Q 双向单杆液压缸 运动特点 两端供油量相同时 往返速度不同 常用于起落架收放 差动连接 双向单杆液压缸的差动连接可使其使往返速度相同 A1 2A2 双向双杆液压缸 运动特点 两端供油量相同时 往返速度相同 常用于舵面操纵 二 液压缸辅助装置 缓冲装置 节流缓冲排气装置由于气体进入 使执行机构反应速度降低 甚至出现爬行现象 气体进入刹车液压缸的表现为刹车松软 锁定装置锁定装置可在伸出位置将活塞杆可靠锁定 具体形式有钢珠锁 卡环锁 摩擦锁等 缝隙节流缓冲 节流阀缓冲 锁定装置 辅助元件 液压辅助元件是组成液压传动系统必不可少的部分 它们在液压系统中数量最多 管路和接头 分布极广 密封装置 影响很大 液压辅助元件包括 液压油箱 滤油器 储压器 导管接头 密封装置 冷却器等 液压油箱 油箱的作用 储存液压系统所需油液 散热 分离空气 沉淀杂质 油箱分类 普通通气油箱 增压油箱 引气增压油箱 自增压油箱 油箱构造特点 主要元件立管关断阀浮子回油滤通气系统放油活门 油箱增压系统 增压目的 防止油泵气塞 气塞现象 由于气体进入油泵 使泵出现吸油排油不连续 严重时既不吸油又不出油的现象 称为油泵气塞 危害 油泵排油压力波动大 振动 噪声大 典型飞机油箱增压系统 增压油箱的位置和指示 自增压油箱 液压油滤 油液污染是造成液压系统故障的重要原因之一 利用油滤可使液压油保持必要的清洁度 滤芯型式表面型深度型纸质滤芯线隙式烧结式磁性油滤 表面型和深度型油滤的滤除特性 典型滤油器构造 油滤构造 油滤头部旁通活门自封活门堵塞指示销滤杯滤芯 堵塞状态发讯装置 两级液压过滤器 烧结式滤油器 滤油器的精度等级 粗油滤 滤除杂质公称尺寸100 m以上 普通油滤 10 100 m 精油滤 5 10 m 特精油滤 1 5 m 飞机液压系统的过滤精度一般在3 25 m 滑油和燃油系统一般在20 40 m 飞机液压系统地面支持设备一般在2 5 m 油滤安装位置 油泵出口系统回油油泵壳体回油伺服阀入口作用 过滤上游系统产生的杂质 保护下游系统 提取油样 作为系统故障诊断的依据 工作系统 储压器 储压器功用 补充系统泄漏 维持系统压力 卸荷 吸收液压撞击和压力脉动 协助泵共同供油 满足瞬间大流量工作的需要 作为应急能源 储压器构造形式 气瓶式 容量大 惯性小 但气体容易混入油液活塞式 结构简单 但惯性大 摩擦 反应不灵敏胶囊式 重量轻 惯性小 反应灵敏 安装维护方便 蓄压器的构造 活塞式蓄压器的工作原理 胶囊式蓄压器的工作原理 蓄压器的维护 确保初始充气压力正常 蓄压器初始充气压力检查 压力表装在主供压管道上在液压泵不工作 发动机停车 时 缓慢操作用压系统 将蓄压器内的油液逐渐放出 这时 系统压力表所指示的压力逐渐下降 如果压力降低到某个数值P0后 压力表指针突然掉到零 则这个压力值 P0 就是蓄压器的初始充气压力 压力表装在蓄压器充气端通过蓄压器充气端的压力表可检查其初始充气压力的方法是 缓慢操作用压系统 当系统压力表指示不再下降时的压力即为蓄压器初始充气压力 密封装置 密封材料塑性材料 皮革 软金属弹性材料 各种橡胶密封形式固定密封运动密封密封件O形密封圈唇形密封圈Y形密封圈V形密封圈 常用橡胶密封材料 可以使用 有条件使用 不可使用 O形密封圈 特点 密封性能好 寿命长既可以用于动密封又可以用于静密封 同时对两个方向起密封作用 作动密封时 启动摩擦阻力较大 寿命相应缩短规格内径 断面直径 O形密封圈使用注意事项 O形密封圈的外径D1 d1 2B D1 密封孔径d1 断面直径B 固定沟槽的最小宽度0形密封圈的低压端应加装挡圈 聚四氟乙烯 对于双向承受压力的密封圈 应在两侧均加装挡圈 Y形密封圈 工作速度范围丁腈橡胶 0 01 0 6m s氟橡胶0 05 0 3m s聚氨酯橡胶0 01 1m s特点 密封性好 摩擦阻力小 启动摩擦阻力与停车时间的长短和工作压力的高低关系不大 工作时运动平稳 Yx形密封圈除具有上述优点外 还有在密封槽内不易翻转 运动时不易窜动 V U形密封圈 U形和V形环密封仅仅对一个方向的密封有效 因此被称为单向式密封装置 要实现双向密封 必须背向安装两个密封圈 密封件的标识 蓝点或圈 空气或MIL H 5606液压油红点或圈 燃油黄点 合成发动机滑油白圈 石油基发动机滑油或润滑剂绿点划线 磷酸酯基液压油 密封件的使用和储存 确保它的尺寸合适与系统中液体的类型与材料相容保证密封件没有超过适用期装配前应润滑装配时可使用合适的装配工具或导向装置装配完之后由检查 散热器 油温高的危害油液粘度变小 导致系统损失增大 效率降低 油液变质 形成胶状沉淀 造成系统堵塞 摩擦增大 高温使密封圈橡胶变质 损坏 密封失效 高温使零件间的配合间隙变化 导致额外的摩擦或泄漏 散热器 油温过高的原因系统产热量增大系统散热不良 散热器 系统产热量增大泵故障或泵壳体回油滤堵塞压力油滤堵塞系统严重内漏卸荷系统故障 安全阀溢流 散热器 系统散热不良油箱油量不足散热器热交换不足环境温度过高系统中混入空气 散热器 油泵故障和油滤堵塞是油温过高的主要原因发现 油温过高 指示灯亮时首先应当使泵停转 并对壳体排油滤和压力油滤进行检查 滤芯的脏物表明泵的缺陷 对于变量泵系统 如果系统压力已达安全阀工作压力 则应换滤芯 冲洗管路并更换油泵 液压系统散热器 飞机液压源系统 液压泵特点 发动机驱动泵 EDP 电动马达驱动泵 EMDP 空气驱动泵 ADP 和冲压空气涡轮驱动泵 RAT 一般在两个主液压系统之间的管路上 还设有液压动力转换组件 PTU 空气驱动泵 空气驱动泵 PTU工作原理 压力分配 压力组件 压力分配 回油组件 指示系统 油量指示 系统压力指示和低压警告 超温警告 系统勤务 油箱灌充 外漏检查 外漏测试步骤接近发生外漏的部件 清洁部件上外漏的油污 为系统加压 测量外漏泄漏速率 根据该机型的放行标准确定是否放行 内漏检查 流量表法电流表法 流量表法 流量表法操作 流量表法 测试步骤如下 关闭所有关断活门 保持规定压力 用电动泵 读出流量表读数Q0 按手册要求 依次打开分系统隔离活门 读出相应流量Q1 Q2 Q3 Qn 计算各分支系统内漏量 Q1 Q1 Q0 Q2 Q2 Q1 Q3 Q3 Q2 Qn Qn Qn 1用实际泄漏量与维护手册给定的数值比较 应在规定范围内超出规定值 则该分支存在超标泄漏 电流表法 电流表法测内漏是流量表法测内漏的变化 当用电动马达驱动液压泵为测试回路供压时 若电动机输入电压恒定不变 测试系统压力恒定不变 则当内漏发生时 由于内漏引起的功率损失 PS Q内漏 会导致电动机输入功率 U I 增加 即电动机输入电流与液压系统内漏流量成正比 测试时 操作步骤与流量表法类似