飞机液压系统---飞机结构与系统

泵 安 全 阀 限 压 回 路
伸出 限压
定
量 限压
泵 安 全 阀 限 压 回 路
伸出 缩入
定 量 泵 卸 荷 回 路
定量泵卸荷压力曲线
p
0
t
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
➢ 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。
液压泵工作原理
配油装置
油箱 油箱压力
大气压力 引气增压
回油管
工作腔
吸 油
液压泵是容积泵，利用工作腔
管 容积的变化进行吸油和压油过
程！
P
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
P
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
P
吸 油
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
P
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
进口
弹簧 阀座 出口
进口
顶杆 a）机控单向阀构造
异丁烯橡胶 聚四氟乙烯
大型客机
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。
➢ 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
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。
功率&效率
输入功率：Ni=Tω
输出功率：No=pQ
❖ 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
齿轮泵工作原理
齿轮泵构造
齿轮泵的可变容积？ 齿轮泵配油装置？
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？
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！
齿轮泵配油装置？
啮合点
加热组件 水浴
温度计
油液
容器
塞子 水箱
赛波尔特粘度计
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
功率损失
A
AB
ABБайду номын сангаас
PO 二位三通
PO 三位四通中立关断
PO 二位四通
❖ 实质上是两位 三通自动换向 阀
梭阀
压力控制元件
➢ 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
❖ 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
特性 颜色 耐燃性 粘度 稳定性 毒性 吸水性 适用的密封材料 应用
液压油
植物基 蓝色 易燃 大
低 无毒 小
天然橡胶
老式飞机
矿物基 红色 可燃 适中 较高 无毒 小 合成耐油橡胶 减震支柱
磷酸酯基 紫色 耐燃 较小 高 低毒 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
cst)
lb-sec/ft2 lb-sec/in2
ft2/sec in2/sec(牛特)
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200cm３在温度为tC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2.8ｍｍ小孔
飞机液压系统
张宏伟
液压传动基本概念
➢ 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。
液压缸2
液压缸1
F1
F2
V1
A1
A2
V2
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
效率:
pQ T
➢ 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。
pQ
容积损失
p △Q
Tω
机械损失
△Tω
Toω pQo
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
❖ 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 缩入
所需的时间t1，然后测出同体积的蒸馏水在20C 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tC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
Et
t1 t2
赛氏通用秒
❖ 赛氏粘度的测定方法
测定60cm3、温度为tC 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
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
出口 b)反向流动状态
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：
机械损失
适合的粘度
泄漏损失
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。
齿轮不断旋转，油 液便不断地吸入和 排出。
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：
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
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
P
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
P
油箱
吸
油箱压力
油 管
回油管
压 油
油箱 油箱压力
回油管
PQ
吸 油 管
油箱 回油管
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
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
粘度名称
动力粘度
运动粘度
单位制 国际制
厘米克秒制
英
制
Ns/m2(帕秒，PaS) m2/sec
dynesec/ cm2(泊，P) cm2/sec(斯，st) 1P=100cP (厘泊，cP) 1st =100cst(厘斯，
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
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。
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
Q
期望的 流量
0
理论曲线 实际曲线
额定压力
p
定量泵特性曲线
排量&流量
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！
齿轮按图示方向旋转
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。
优点：
1. 动作迅速、换向快； 2. 重量轻、尺寸小； 3. 运动平稳，不易受外界负载影响； 4. 调速范围大，可实现无级调速； 5. 功率放大系数大； 6. 效率高。
缺点：
1. 液压元件结构复杂，工艺要求高； 2. 信号传递速度慢； 3. 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
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
工作系统
图
液压源系统
液压系统的优缺点
❖ 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
A
B
C
0
p
液压泵压力控制
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：