飞机液压系统——毕业论文

上海民航职业技术学院毕业设计(论文)上海民航职业技术学院毕业论文飞机液压系统专业： 飞机结构维修班级： 学号： XXXXXXXXXXX 姓名： XXXXXXXXXXX完成日期： 指导教师: XXXX16上海民航职业技术学院毕业设计(论文)摘要液压系统是一门古老而有新兴的学科,随着科技的不断革新，近百年来有长足的进展；液压系统在航空工业邻域有着不可替代的地位，已成为现代飞机上的重要系统，为了飞机的预定功能，机上配置各种不同的系统。操纵系统、液压系统、 燃油系统 、动力系统、空调系统、防 冰防雨系统、电源系统、导航系统等。 其中液压系统是关键系统之一。该系统 的工作情况直接与飞行安全密切相关。液压系统指的是用液压泵来提高液压油的 压力，用高压油液来推动飞机某一部件工 作的系统。 液压系统的概念 全机发生故障的总数中。液压系统的故障 约占40 %，在等级严重的事故中，约有 1520% 是由液压系统故障引起的。这就 迫使人们对液压系统必须予以充分关注。 对液压系统的可靠性和可维护性也提出了 相应的规定， 以满足日益发展的军机作战 使用和民机安全飞行的要求。本文阐述了液压系统的工作原理，飞机液压系统的各组成系 统及元件，以及维护和故障。关键词：工作原理、液压系统、维护与故障、设计合理性。ABSTRACTHydraulic system is an ancient and emerging disciplines, Over the past century has a great progress; The hydraulic system has an irreplaceable position in the field of aviation industry, Has become an important system of modern airplane, In order to reserve function of the plane, The equipped all kinds of different systems. control system、hydraulic system、fuel system、power system、air conditioning system、Deicing rain system、electrical power generating system、Navigation system etc. The hydraulic system is one of the key systems. The system work is closely related to the flight safety directly. Hydraulic pump hydraulic system refers to the use to improve the hydraulic oil pressure, With high pressure oil to drive a plane parts work system. The concept of the hydraulic system The total of the failure of the whole machine. The faults of hydraulic system accounts for about 40%, In grade serious accident, About 15-20% is caused by the hydraulic system failure, This has forced people to the hydraulic system must be sufficient attention. Hydraulic system reliability and maintainability are also put forward the corresponding provisions, In order to meet the growing military operations Use of flight safety and commercial requirements.This paper expounds the working principle of the hydraulic system, The system of airplane hydraulic system components and components, As well as maintenance and fault.Key Words: operating ,hydraulic system , Maintenance and fault , The design rationality.目录第1章绪论11.1 液压系统的组成11.1.1 供压部分11.1.2 调节控制部分21.1.3 传动部分21.1.4 辅助元件2第2章 工作原理32.1 飞机液压系统的应用4第3章 液压系统常见故障分析53.1 噪音与振动53.2 系统压力不足和执行元件运动速度不够63.3 执行元件运动速度不均匀63.4 液压系统工作程序不能正确实现73.5 部件液压油渗漏7第4章 设计的合理性94.1 设计要求94.2 液压系统设计内容及设计步骤94.3 合理性分析10第5章 液压系统维护115.1 液压系统污染的预防及排除115.2系统维护11第6章 展望13参考文献14致谢15第1章 绪论近年来，我国的工程机械取得了蓬勃的发展，其中，液压传 动技术起到了至关重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为下业机械、下程建筑机械等行业小可缺少的重要技术。飞机的液压系统在各类机械的液压系统中是最先进的，技术要求也要比其他的机械类要高的多。所以液压系统的技术发展对飞机的性能的提升起着重要的作用。1.1 液压系统的组成及功用图1.1 液压系统的组成1.1.1 供压部分油箱，液压泵，油 ，蓄压器（1） 油箱功用储藏油液和供应油液， 补偿系统油液热胀冷缩、 油量需求变化、 油量消耗和损失量需求变化、 油量消耗和损失，油箱增压，散热，分离油液中空气，分离油液中杂质（2）液压泵根据密闭工作腔的容积变化来吸油和压油（3）油滤滤除杂质，确保油滤清洁，保证系统工作可靠。（4）蓄压器补充系统泄漏，维持系统压力；减小压力波动，防止液压撞击；提供瞬时大流量，协助供油；作为应急液压源。1.1.2 调节控制部分方向控制活门、压力控制活门、流量控制活门通过改变通道面积或阻力来控制调节液压系统中液压流动的方向、压力、流量。1.1.3 传动部分动作筒、 液压马达，液压助力器对外界做功，直接将液压能转换成为机械能。1.1.4 辅助元件密封件、 散热器、导管、 接头阻挡油液从两个配合零件便面的间隙中流出。第2章 工作原理要在飞机的不同部件上使用液压，就要组成一个液压系统。液压系统由泵、管道、作动器、储液箱和阀门等组成。储液箱中存放着专用液体（目前多用矿物油）。泵给液体加压，然后输送到管道系统中。管道上设有各种阀门，通向飞机上各种需要液压的部件。阀门控制管道中液体的流速、压力、流动方向。管路的一端是发出力量的作动器。作动器有两类：一类是作动筒，它是一个液压缸，缸中有活塞和推杆，液体在缸内推动活塞，活塞与推杆一起向前运动，把变大的力量传出去；另一类是液压马达，它利用增压后的液体去冲击涡轮转动，输出的是旋转的轴动力。飞机的升降舵、方向舵和副翼上都有作动筒，用它们来推动这些操纵面的转动；此外作动筒也被装在刹车片的后方。当飞机需要刹车时，作动筒内的推杆把刹车片和固定轮盘压在一起，产生摩擦力从而使飞机停止运动；作动筒还被装到起落架上，当飞机离地后，作动筒把推杆回收带动起落架收回到轮舱内。飞机降落时，推杆推出使起落架放下。液压马达只用在某些飞机上起到调整发动机转速的作用。液体的压力越高，它内部存储的能量越高，液压机构的体积也可以做的越小。飞机上使用的液压压力超过100个大气压，产生的力量是惊人的。收放大型飞机起落架时所用的力高达1000千牛以上，而一个成年男子的肌肉力量通常仅为05千牛。如果这件事靠人力去做，就需要2000多人一齐用力才成。飞机在飞行中，控制机构的失灵是非常危险的。例如飞机降落时放不下起落架，飞机就会发生严重的事故。因此液压系统在飞行的任何时刻，与电力系统一样都必须保证正常运转，为了防止液压系统失效，在飞机上也为它安排了三道防线。由两台发动机带动的两个主液压泵来提供大型飞机的液压。为了确保液压的供应，在机上又装了两个电力驱动的交流电动泵。如果一台发动机发生故障停止工作，那另一台还可以提供全部液压动力；如果两台都出了毛病，在飞机上还有一个可由蓄电池供电的直流电动泵，用它来提供液压，这是第二道防线。假如飞机的所有发动机都出现了故障，发动机泵和交流泵均失去效能，直流泵也不能维持太长的时间，此时还有最后的一道防线空气冲压涡轮。它平时被藏在机翼内部，只有到了最紧急的关头，驾驶员才按动按钮，把它从机翼内放出来。它实际上如同一个风车，放出来以后，它的涡轮叶片向前伸人气流中。迎面而来的气流吹动涡轮叶片，涡轮旋转带动与它相连的涡轮泵，为液压系统提供压力。有了液压，驾驶员才能放下起落架并且控制副翼和升降舵使飞机安全降落在地面上。这套机构必须快速发挥作用，一般要求它在7秒钟之内就做出反应。空气冲压涡轮一旦被放出后是无法自动回收到飞机内的，它只能在地面上由维修人员把它安放到原来的位置上。2.1 飞机液压系统的应用320飞机作为典型的现代主流飞机之一，其液压系统的组成和工作原理也代表着现代飞机的典型液压系统。液压系统具有以下优点：单位功率重量小、系统传输效率高、安装简便灵活、惯性小、动态响应快、控制速度范围宽、油液本身有润滑作用、运动机件不易磨损。它的缺点是油液容易渗漏、不耐燃烧、操纵信号不易综合。与其他机械（如机床、船舶）的液压系统相比，飞机液压系统的特点是动作速度快、工作温度和工作压力高。现在以a320为例分析飞机液压系统。空客A320凭借其在设计上使用大量复合材料作为主要结构材料，更改机身的空间，加宽座椅的宽度，在控制上，其采用了电传操纵（fly-by-wire）飞行控制系统的亚音速民航运输机，代替了过去主要靠机械装置传输飞行员指令来控制飞机的姿态和动作。飞行员的操纵动作被转换成电子信号，经过计算机处理后再驱动液压和电气装置来控制飞机姿态。从而代替了过去的主要由线缆等机械装置来传输飞行员指令，进而控制飞机的姿态和动作。这是第一款使用电传操纵飞行控制系统的大型客机。凭借这些等优势，在国内及世界空客飞机中占有重要一席。第3章 液压系统常见故障分析液压系统在现代飞机上已成为一个非常重要的大系统，如起落架的收放、前轮转弯操纵、刹车操纵及飞行操纵系统几乎都离不开液压传动及伺服控制技术。从运输机故障统计结果来看。有20%的机械故障属于液压系统，所以提高飞机维修人员对液压系统故障的预防、判断和排除的能力是非常重要的。飞机液压系统可能产生的故障比较多，引起故障的可能原因也是多方面的，发生了故障往往不易找出具体原因。为了减少故障的发生，这里对飞机一般液压系统常见的故障及排除方法着一系统的分析。3.1 噪音与振动噪音是现代飞机液压系统不可避免的一种现象，要完全消除噪音是困难的，只能设法减小噪音和避免不正常的噪音。噪音往往拌随着出现振动。噪音恶化劳动条件，振动会引起飞机液压系统损坏。产生噪音与振动的可能原因如下: (1)由于液压系统进入空气而产生噪音。例如油泵由于吸油管太细，或吸油高度太高，或油滤阻塞，或工作液粘度太大，或油箱不通气，或油箱内油面太低，或油泵转速太高，或增压泵供油不够而使工作液不能填满油泵吸油腔时，溶解在工作液中的空气将分离出来，形成空穴现象，以及油泵吸入空气，都会引起严重的噪音。液压系统的其他地方含有空气也会引起噪音。 (2)由于液压元件设计与制造上的原因而引起噪音。例如油泵和油马达的流量脉动、闭死现象，齿轮泵的齿形误差，溢流阀等压力阀由于其自然频率与油泵的压力脉动频率相近而发生共振，或由于阀芯的阻尼太小而产生振动，引起液压力的流动和阀芯与阀座撞击等，都会产生噪音。 (3)由于液压系统安装上的原因而引起振动。例如油泵轴与原动机轴不同心或联轴节松动，系统管道细长使管内流速高而管道弯曲又多，都会引起振动。 (4)由于液压系统的使用维护不良或某些零件损坏而引起噪音。例如叶片泵的叶片和柱塞泵的柱塞卡住，溢流阀由于阻尼孔堵塞或杂质进入配合间隙或阀中弹簧疲劳及损坏或阀座损坏等原因而使阀的动作失灵，由于换向阀换向太快而造成系统内的液压冲击，以及油泵和油马达的轴承损坏，油泵转速过高等都会产生噪音。 (5)随动系统的振动主要是由于系统的参数选择不当和管道弹性变形以及传动机构中的间隙等因素而使系统不稳定所致。 消除噪音与振动的措施，除了改进设计与制造工艺以外，应从维护方面防止空气进入液压系统，注意排除系统内的空气，保持工作液的清洁，保持油泵与溢流阀等元件的结构完好，管道合理布置并加以固定，换向阀的换向速度调整得合理以避免液压冲击调整好油泵与原动机轴的同心度，防止油泵转速过高等。3.2 系统压力不足和执行元件运动速度不够(1)造成液压系统压力不足或完全无压力有以下原因: a、油泵转向不对。则没有输出。 b、油泵吸油管漏气或吸油管阻力过大(如吸油管直径太小、吸油管油滤阻塞、工作液粘度太大等所致)而使油泵无输出。 c、油泵内泄漏太大。由于油泵磨损严重，或零件损坏或壳体有铸造缺陷而使压油腔与吸油腔串通，压力上不去。 d、电动机功率不足。当压力调高后。若驱动油泵的电动机功率不足，则转速会急剧下降，并有闷车的声音。 (2)液压系统的压力油路与回油路串通，其原因有: a、溢流阀故障。如因脏物或锈蚀使阀口卡住而不能闭合，或弹簧失效与损坏而失去作用，或阻尼孔堵塞等原因都会使油泵输出的油在低压下从溢流阀流回油箱。 b、处在压力油路中的其他阀卡住在回油位置使压力油路与回油路串通，或这些阀的内泄漏严重，或执行元件内泄漏严重，或管接头松脱，或板式油路内部串通等而使系统有严重的泄漏。 造成执行元件运动速度不够或在载荷增大时速度降下来或完全不运动的原因除上述造成液压元件压力不足或完全无压力的原因以外，还可能由于油泵的进油不够而使油泵的输出油量不够。或者溢流阀调节的压里偏低，使执行元件克服不了负载阻力，则其速度也就上不去。液压系统设计时调整问题解决得不好也会使执行元件在负载增大时速度降下来。 克服系统压力不足和执行元件运动速度不够的方法，就是从上述引起这些故障的原因着手加以克服。 3.3 执行元件运动速度不均匀 执行元件运动速度不均匀的现象(爬行)常出现于运动速度较低的情况，其可能原因及消除方法如下: (1)液压系统中进入空气是造成执行元件运动速度不均匀的常见原因。由于空气的可压缩性大，当系统中有空气时，执行元件在承受负载的情况下工作，就会引起速度不均匀。应从防止空气进入液压系统和排出已进入液压系统内的空气来克服。 (2)运动部分所受到的摩擦阻力不均匀是引起速度不均匀的另一原因。克服的办法是一方面保证相对运动件如导轨、活塞、活塞杆等有良好的几何精度和表面光洁度，装配是保证良好的相对位置精度，执行元件的密封圈松紧程度调整得合适等。另一方面保持相对运动间良好的润滑状态，防止形成干摩擦或半干摩擦或杂质混入相对运动面间等现象的发生。 (3)液压系统压力不稳定或压力过低或回油无背压也是引起执行元件速度不均匀的原因。系统压力应调整到足以使执行元件克服所受到的阻力。系统回油应有一定的背压，使执行元件回油腔有一定压力。系统压力不稳定可能是溢流阀工作不正常引起的，应拆开溢流阀找出原因加以克服。3.4 液压系统工作程序不能正确实现液压系统工作程序一般是由电气控制线路与液压控制元件相配合来实现的。工作程序不能正确实现的主要原因是控制信号未能正确发出或未能正确执行。应检查电气控制线路是否出现问题，压力继电器，电磁阀的电磁铁以及行程开关等是否工作正常。此外，控制阀因污物卡住或泄漏严重，以及管道堵塞等都可能破坏工作程序的正确性。3.5 部件液压油渗漏液压系统在飞机上起着重要的作用,前轮转弯、收放起落架以及舵面操纵等众多重要功能都需通过液压系统来实现。一旦系统发生了严重渗漏,将导致飞机无法放行。随着A320机队规模的不断扩大,总飞行小时和循环不断上升,液压系统渗漏所造成的延误、返航等不正常事件已日益增多。渗漏大多发生在EDP、刹车组件、偏航阻尼器、PTU、吊架内的液压管路等几处。渗漏原因(1)管路安装间隙较小,甚至相互碰擦,在飞行振动过程中,造成破损。因此维修人员在检查时,一定要注意管路与管路之间的距离。(2)高应力集中也会导致在部件缺陷部位产生了疲劳裂纹,主要是由于安装力矩不正确或封圈的位置不正确等情况。(3)部件上的密封圈的老化、失效导致泄漏。这主要与密封圈所处的恶劣环境。第4章 设计的合理性4.1 设计要求主机对液压系统在结构、动作和主要性能方面的要求，如运动方式、调速范围、行程、负载条件、运动平稳性、动作精度、自动化程度和效率等。液压系统的工作环境，如温度及其变化范围，振动、冲击、污染、腐蚀性及易燃性等。其他要求，如系统的总体布局、液压装置的重量、外形尺寸、经济性等。4.2 液压系统设计内容及设计步骤图2.1所示为液压系统设计的基本内容和一般流程。由于液压系统很多，设计要求和用途也不尽相同，以及设计人员经验的不同，因此，迄今为止，液压系统设计没有公认的统一模式，图2.1所示可作为参考。这些设计步骤和内容相互关联，彼此影响，设计中常须穿插进行，甚至反复多次才能完成。对某些关键性的参数和性能难以确定时，要先经过试验，才能把设计方案定下来。图4.1 设计步骤4.3 合理性分析有一点机械常识的人都知道，能量会互相转换的，而把这个知识运用到液压系统上解释液压系统的功率损失是最好不过了，液压系统功率一方面会造成能量上的损失，使系统的总效率下降，另一方面，损失掉的这一部分能量会转变成热能，使液压油的温度升高，油液变质， 导致液压设备出现故障。因此，设计液压系统时，在满足使用要求的前提下，还应充分考虑降低系统的功率损失。第一，从动力源泵的方面来考虑，考虑到执行器工作状况的多样化，有时系统需要大流量，低压力；有时又需要小流量，高压力。所以选择限压式变量泵为宜，因为这种类型 的泵的流量随系统压力的变化而变化。当系统压力降低时，流量比较大，能满足执行器的快速行程。当系统压力提高时流量又相应减小，能满足执行器的工作行程。这样既能满足 执行器的工作要求，又能使功率的消耗比较合理。第二，液压油流经各类液压阀时不可避免的存在着压力损失和流量损失，这一部分的能量损失在全部能量损失中占有较大的比重。因此，合理选择液压器，调整压力阀的压力也是 降低功率损失的一个重要方面。流量阀按系统中流量调节范围选取并保证其最小稳定流量能满足使用要求，压力阀的压力在满足液压设备正常工作的情况下，尽量取较低的压力。第三，如果执行器具有调速的要求，那么在选择调速回路时，既要满足调速的要求，又要尽量减少功率损失。常见的调速回路主要有：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调 速回路。其中节流调速回路的功率损失大，低速稳定性好。而容积调速回路既无溢流损失，也无节流损失，效率高，但低速稳定性差。如果要同时满足两方面的要求，可采用差压 式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路，并使节流阀两端的压力差尽量小，以减小压力损失。第四，合理选择液压油。液压油在管路中流动时，会呈现出黏性，而黏性过高时，会产生较大的内摩擦力，造成油液发热，同时增加油液流动时的阻力。当黏性过低时，易造成泄漏，降低系统容积效率，因此，一般选择黏度适宜且黏温特性比较好的油液。另外，当油液在管路中流动时，还存在着沿程压力损失和局部压力损失，因此设计管路时尽量缩短 管道，同时减少弯管。以上就是避免液压系统功率损失所提出来的几点工作，但是影响液压系统功率损失的因素还有很多，所以如果当具体设计一液压系统时，还需综合考虑其他各个方面的要求。第5章 液压系统维护5.1 液压系统污染的预防及排除液压系统的污染防治是一项系统工程， 必须由飞机的设计、 制造、 修理、 维 8护以及油料供应等部门协调一致才能取得良好的效果。 为有效防治液压系统污染， 应重点做好以几方面工作。 (1)提高对污染控制的重视程度 要使机务人员明确污染控制工作的重要性、 艰苦性和长期性; 加强条例、 规程、 法规、 细则的学习， 特别是有关污染控制标准、 知识和规定的学习， 使之在机务工作中一切按规章制度办事， 养成良好的机务作风， 培养防污染的自觉性。 (2)要认真监控容易造成污染的各个环节 主要是以下几个方面。 严格防止从各种接口， 如加油口、 吸油接头、 增压接头和蓄压器充气接头混入污染物; 严格防止在加、 拆、 装、 换的过程中混入污染物。 加入液压系统、 附件、 试验和保障设备的液压油必须符合规定的污染度要求; 各种化验、 批准手续齐全; 加油前要检查、 过滤， 而且加油车也必须有良好的防雨性。 避免附件在分解、 装配、 调整和试验等一系列维修活动中混入污染物， 修理全过程都要采取有效的污染控制措施。 要经常、 仔细地检查油液污染状况， 要不断提高测试设备性能和改进监控手段， 以便对污染实施有效控制。 对污染严重的系统清洗合格后， 必须加强监控。 地面保障设备应按规定保养， 使其处于良好状态， 并严格管理制度和操作规程， 避免由于违规操作而使系统严重污染， 造成重大经济损失。5.2系统维护一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗，冲洗的目的就是要清除残留在系统内的污染物、金属屑、纤维化合物、铁心