飛機(jī)起落架及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 摘要：本文對飛機(jī)起落架進(jìn)行了研究，對某些動態(tài)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在起落架機(jī)構(gòu)方面采用的是連桿機(jī)構(gòu)，在本文中計(jì)算了起落架機(jī)輪所承受的各向載荷、活動部位的相對位移、起落架的投放高度、各部位的加速度等關(guān)鍵部位的參數(shù)。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用了一個(gè)比較新穎的設(shè)計(jì)方法，采用一些分析軟件來實(shí)現(xiàn)機(jī)輪輪軸的空間定位，并且對其移動軌跡進(jìn)行了模擬。通過分析各部位的愛力狀態(tài)，建立了力學(xué)模型，確定了影響機(jī)輪載荷的因素，推導(dǎo)出了計(jì)算公式。另外在液壓系統(tǒng)方面，作了簡要的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：起落架；數(shù)據(jù)采集和處理；軟件；起落架液壓系統(tǒng)；起落架運(yùn)動分析。 引言：眾所周知，飛機(jī)起落架是飛機(jī)結(jié)構(gòu)中一個(gè)極其重要的部件，主要用于飛機(jī)

2、的起飛、著陸、地面滑行和停放，承受并減緩飛機(jī)在地面運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的不同程度的撞擊，從而減輕飛機(jī)的受載。為了保證飛機(jī)的安全起飛、著陸，要求起落架具有足夠的強(qiáng)度和剛度；為了使飛機(jī)離開地面后具有良好的性能，要求起落架盡可能的輕；為了滿足經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)競爭的需要，起落架還應(yīng)當(dāng)經(jīng)久耐用，并且與機(jī)體結(jié)構(gòu)同壽。飛機(jī)在著陸過程中，將受到時(shí)很大的撞擊，撞擊能量主要由起落架的緩沖系統(tǒng)吸收，剩下的通過起落架傳遞到時(shí)機(jī)身消散掉，因此，起落架應(yīng)具有很好的緩沖性能。 飛機(jī)起落架的設(shè)計(jì)與其它的飛機(jī)部件不同。一般來說，在飛機(jī)起落架的設(shè)計(jì)過程事，需要進(jìn)行一第列的仿真實(shí)驗(yàn)。通過仿真實(shí)驗(yàn)來選擇合適的尺寸和型式，調(diào)整起落架內(nèi)部的參數(shù)，使

3、設(shè)計(jì)的起落架能達(dá)到最佳狀態(tài)。因此，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的真實(shí)性是飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。為了模擬出起落架承受沖擊的環(huán)境，需要使用很多的試驗(yàn)設(shè)備來模擬各種各樣的情況，因此，必須測量出起落架各種各樣的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)來判斷整個(gè)系統(tǒng)的工作情況。前三點(diǎn)式起落架，采用前三點(diǎn)起落架，與自行車式后三點(diǎn)式相比前三點(diǎn)式具有結(jié)構(gòu)重量適中，前方界、地面滑行穩(wěn)定性、起飛抬前輪、起飛過程中的操作、著陸接地的操作性能好，著陸速度使用的發(fā)動機(jī)不限的特點(diǎn)。起落架就是飛機(jī)在地面停放、滑行、起降滑跑時(shí)用于支持飛機(jī)重量、吸收撞擊能量的飛機(jī)部件。簡單地說，起落架有一點(diǎn)象汽車的車輪，但比汽車的車輪復(fù)雜的多，而且強(qiáng)度也大的多，它能夠消耗和吸

4、收飛機(jī)在著陸時(shí)的撞擊能量。概括起來，起落架的主要作用有以下四個(gè)：承受飛機(jī)在 地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時(shí)的重力；承受、消耗和吸收飛機(jī)在著陸與地面運(yùn)動時(shí)的撞擊和顛簸能量；滑跑與滑行時(shí)的制動；滑跑與滑行時(shí)操縱飛機(jī)。在過去，由于飛機(jī)的飛行速度低，對飛機(jī)氣動外形的要求不十分嚴(yán)格，因此飛機(jī)的起落架都由固定的支架和機(jī)輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí)，起落架仍然暴露在機(jī)身之外。隨著飛機(jī)飛行速度的不斷提高，飛機(jī)很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時(shí)，暴露在外的起落架就嚴(yán)重影響了飛機(jī)的氣動性能，阻礙了飛行速度的進(jìn)一步提高。因此，人們便設(shè)計(jì)出了可收

5、放的起落架，當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí)就將起落架收到機(jī)翼或機(jī)身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機(jī)著陸時(shí)再將起落架放下來。然而，有得必有失，這樣做的不足之處是由于起落架增加了復(fù)雜的收放系統(tǒng)，使得飛機(jī)的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機(jī)不論是軍用飛機(jī)還是民航飛機(jī)，它們的起落架絕大部分都是可以收放的，只有一小部分超輕型飛機(jī)仍然采用固定形式的起落架 飛機(jī)起落架設(shè)計(jì) 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………………… 二、設(shè)計(jì)方案與參數(shù)的確定…………………………………………. 三、運(yùn)動分析…………………………………………………………. 四、動態(tài)靜力分析…………………………

6、………………………….. 五、飛機(jī)起落架液壓系統(tǒng)……………………………………………… 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 飛機(jī)起飛和著陸時(shí)，須在跑道上滑行，起落架放下機(jī)輪著地，如方案圖中實(shí)線所示，此時(shí)油缸提供平衡力；飛機(jī)在空中時(shí)須將起落架收進(jìn)機(jī)體內(nèi)，如圖中虛線所示，此時(shí)油缸為主動構(gòu)件。要求如下： 1：起落架放下以后，只要油缸鎖緊長度不變，則整個(gè)機(jī)構(gòu)成為自由度為零的剛性架且處在穩(wěn)定的死點(diǎn)位置，活塞桿伸出缸外。 2：起落架收起時(shí)，活塞桿往缸內(nèi)移動，所有構(gòu)件必須全部收進(jìn)缸體以內(nèi)。不超出虛線所示區(qū)域。采用

7、平面連桿機(jī)構(gòu)。 3：采用平面連桿機(jī)構(gòu)，油缸為單級。 4：機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中最小傳動角大于或等于30。 5：以知數(shù)據(jù)如下圖所示。 6：用不同顏色畫出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置。標(biāo)注尺寸。 二、 設(shè)計(jì)方案的確定 方案（一） 該方案是最容易想到的，簡單易行，結(jié)構(gòu)簡單，但是由于機(jī)構(gòu)沒有放大功能，要使起落架運(yùn)行到位，液壓缸走過的行程甚大，不容易安裝。 方案（二） 在設(shè)計(jì)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)的方案的時(shí)候，把機(jī)構(gòu)分成兩部分，一部分機(jī)構(gòu)為傳動機(jī)構(gòu)，它是由桿AE，BC，CD組成，利用該四桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)鎖緊的特性固定飛機(jī)起落架。另一機(jī)構(gòu)是動力

8、機(jī)構(gòu)，通過該機(jī)構(gòu)給四桿機(jī)構(gòu)一動力，使其能進(jìn)行收放。四桿機(jī)構(gòu)以定，方案的變化主要是通過改變動力機(jī)構(gòu)，動力機(jī)構(gòu)的方案有如下幾種。 1：油缸前推連桿放大動力機(jī)構(gòu)如下： 該機(jī)構(gòu)通過三角板與四桿機(jī)構(gòu)的連桿CD相連，通過油缸與連桿的共同作用驅(qū)動三角板。從而是連桿進(jìn)行收放。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不是最簡單。 2：　油缸浮動式動力機(jī)構(gòu)如下： 該機(jī)構(gòu)油缸的一端直接與連桿CD相連另一端不是固定在機(jī)架上, 而是可以隨著連桿CD的傾斜而運(yùn)動, 故稱為油缸浮動式機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的拉桿也與連桿CD相連, 也能給飛機(jī)四桿機(jī)構(gòu)動力，從而為液壓缸適當(dāng)?shù)臏p下的負(fù)荷，缺點(diǎn)就是在運(yùn)行過程中液壓缸擺

9、角較大，使得液壓管路難于布置。還有就是不能在規(guī)定的范圍內(nèi)使整個(gè)機(jī)構(gòu)順利的收回。 3：液壓缸與三角板鉸接在一起機(jī)構(gòu)如下： 該機(jī)構(gòu)通過三角板與桿CD連接在一起，提供動力，液壓缸與三角板鉸接在一起，從而占用的空間較前兩種動力機(jī)構(gòu)少了較多，布置容易，能較好的滿足題目的要求。這也是飛機(jī)起落架的最終動力機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)各桿長度如下： Lbc=244mm Lcd=436mm Lec=100mm Lef=144mm Leg=269mm Lgf=131mm Lab=250mm 液壓桿的長度Ljf=為140mm, 液壓缸長度為145mm 各參數(shù)確定： 前三點(diǎn)式起落架的

10、主要幾何參數(shù)包括：主輪距B、前主輪距b、停機(jī)角ψ、著地角φ、防后倒立角γ、起落架高度h (1)停機(jī)角ψ的確定: ψ= 0~ 4按起飛要求，其最佳值應(yīng)能使 飛機(jī)起飛距離最小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?。害?2 (2)著地角φ的確定：按著陸迎角確定φ=16 (3)防后倒立角γ的確定：應(yīng)大于著地角γ=+2γ=18 (4)前主輪距b的確定：fL=17.7(m) 取b=0.35*fL=6.195m) (5)起落架高度h 安裝起滑安裝著陸重心位置為0.5BL=8.85（m）前輪所承受的載荷最佳值為起飛重量的8~15%的條件及γ=18來確定 前輪載荷QT，后輪載荷HT，飛機(jī)重量G 對主輪距取矩：QTb=G

11、e 由此得出：e=（8~15%）b 取e=0.1b=0.6195 (m) 則h’=e/tanγ=1.90(m) 減震器參數(shù)： (1) 飛機(jī)下沉速度減震器的行程取決于飛機(jī)下沉速度(接地時(shí)的垂直速度)、減震材料和接地時(shí)機(jī)翼升力。不同類型飛機(jī)的下沉速度(vV) 不同：陸基飛機(jī)為3m/s，垂直起落飛機(jī)為4.5m/s，艦載飛機(jī)為6~7m/s。(2) 起落架過載飛機(jī)垂直速度的減速率稱為起落架過載，其決定了由起落架傳到機(jī)體上的載荷的大小，影響結(jié)構(gòu)重量和乘員/旅客的舒適性。不同類型飛機(jī)，起落架過載(ng)不同：大型轟炸機(jī)為2~3，商用飛機(jī)為2.7~3，通用航空飛機(jī)為3，空軍戰(zhàn)斗機(jī)為3~4，海軍戰(zhàn)斗機(jī)為

12、5~6 三、運(yùn)動分析 1、求各點(diǎn)的位移，見車廂舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖： 已知固定鉸鏈點(diǎn)的坐標(biāo) 桿長 求點(diǎn)J： 求點(diǎn)F： 求點(diǎn)G： 求點(diǎn)E： 求點(diǎn)C： 根據(jù)CED三點(diǎn)共線和Lcd得： 求點(diǎn)B: 2、求各點(diǎn)的速度方程： 分別對以上各點(diǎn)位移方程求對時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)，即可得

13、到各點(diǎn)的速度方程。 3、求各點(diǎn)的加速度方程： 利用求得的各點(diǎn)的速度，對其再求一階導(dǎo)數(shù)，即可得到各點(diǎn)的加速度方程。 4、各點(diǎn)的位移、速度、加速度曲線： 構(gòu)件AB運(yùn)動的角速度，角加速度曲線： 構(gòu)件BC運(yùn)動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件CD運(yùn)動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件EG運(yùn)動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件GF運(yùn)動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件FE運(yùn)動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件HG運(yùn)動的角速度，角加速度曲線： 構(gòu)件HL運(yùn)動的角速度，角加速度曲線： 構(gòu)件LF運(yùn)動的位

14、移，速度，加速度曲線： 四、動態(tài)靜力及傳動角分析 飛機(jī)共有三個(gè)飛機(jī)起落架，查資料知中型飛機(jī)約重12t,飛機(jī)滾輪與地面的摩擦系數(shù)約為0.4，可知單個(gè)飛機(jī)起落架所受地面的支持力 Fn=40000N,與地面的摩擦力為Ff=Fn*0.4=16000N.為進(jìn)行靜力分析將機(jī)構(gòu)分解如下：， 飛機(jī)起落架的動力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)提供動力，當(dāng)?shù)竭_(dá)死點(diǎn)時(shí)，將不再受力，固不進(jìn)行分析。 AB桿的平衡方程: BC桿的平衡方程: CD桿的平衡方程:

15、 桿AB中的A與B點(diǎn)在運(yùn)動中的受力與扭拒曲線如下： BC桿C點(diǎn)在運(yùn)動中的受力與扭拒曲線如下： CD桿D點(diǎn)在運(yùn)動中的受力與扭拒曲線如下： 三角架點(diǎn)E在運(yùn)動中的受力與扭拒曲線如下： 飛機(jī)起落架的傳動角檢驗(yàn)： 把飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)按作用分成兩個(gè)桿組，一個(gè)桿組是由AB，BC，CD桿組成的死點(diǎn)機(jī)構(gòu)，另一桿組是由EFG三角架，HG，JH桿組成的動力機(jī)構(gòu)，死點(diǎn)機(jī)構(gòu)的傳動角為角ABC。利用ADAMS軟件進(jìn)行測量，結(jié)果如下： 由圖可知在起落架整個(gè)過程中，死點(diǎn)機(jī)構(gòu)的傳動角均大于30度。 動力機(jī)構(gòu)的傳

16、動角如下圖： 其在運(yùn)動過程中角度變化如下： 由圖可知在整個(gè)過程中傳動角均大于30度，固機(jī)構(gòu)的傳動角符合要求。 5、 飛機(jī)起落架液壓系統(tǒng) 1 液壓系統(tǒng)工作原理設(shè)計(jì) 液壓傳動系統(tǒng)主要由供壓部分(泵源回路)與工作部分(工作回路)所組成的。設(shè)計(jì)新的液壓系統(tǒng)，首先根據(jù)飛機(jī)起落架總體對液壓系統(tǒng)所提出的操縱要求,性能品質(zhì)要求,可靠性要求選用合適的泵源回路與各操縱機(jī)構(gòu)的液壓工作回路組成整個(gè)起落架液壓系統(tǒng)。 1) 液壓系統(tǒng)方案原理圖設(shè)計(jì)； 2) 液壓原理方案說明書； 3) 液壓系統(tǒng)

17、可靠性、溫度估算； 4) 方案總體評估說明。 2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化要求,為此進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)前按總體要求首先確定： 1) 液壓系統(tǒng)所用液壓油； 2) 液壓系統(tǒng)的工作壓力等級； 3) 液壓系統(tǒng)的工作范圍； 4) 液壓裝置的尺寸及性能； 5) 液壓系統(tǒng)的額定流量； 6) 各管段的導(dǎo)管直徑。. 3 選擇液壓附件,開展對新研制附件的設(shè)計(jì)工作 根據(jù)工作原理圖對附件的功能要求與所確定的系統(tǒng)主要參數(shù)選擇定型的液壓附件,對新研制的附件提出指標(biāo)要求,同時(shí)開展對輔助附件的設(shè)計(jì)工作。 4 液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試 通過試裝，把附件導(dǎo)管和主機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)

18、系最后確定下來，這這個(gè)基礎(chǔ)上可繪制液壓系統(tǒng)安裝圖，固定連接件的零構(gòu)件圖及編制導(dǎo)管表。 5液壓系統(tǒng)工作性能核算 在完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作后，系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)已基本確定，在生產(chǎn)、裝配與試驗(yàn)前，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)性能進(jìn)行數(shù)字仿真核算，檢查所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是否滿足性能指標(biāo)要求，以便消除設(shè)計(jì)中的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)，以保證生產(chǎn)出來的液壓系統(tǒng)能滿足性能指標(biāo)要求。對飛機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行： （1） 系統(tǒng)工作性能核算； （2） 系統(tǒng)工作溫度核算； （3） 系統(tǒng)頻率相應(yīng)核算； （4） 系統(tǒng)瞬態(tài)相應(yīng)核算 ； （5） 系統(tǒng)機(jī)械振動核算。 6液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試及性能試驗(yàn) 按液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求把整個(gè)系統(tǒng)

19、在試驗(yàn)室里組裝起來，通過1:1地面模擬試驗(yàn)，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能考核，通過模擬試驗(yàn)?zāi)茉陲w機(jī)試飛前考核液壓系統(tǒng)性能，并對飛機(jī)產(chǎn)生過程中系統(tǒng)的重大更改作出鑒定，為進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和提高系統(tǒng)安全性提供重要保證。 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求 2.1 使用方面要求 一個(gè)液壓系統(tǒng)往往包括多個(gè)工作部分，對它們各自都有不同的使用要求，大致可分為以下幾方面： 2.1.1 不同的操縱特點(diǎn) 工作部分液壓部件的操縱特點(diǎn)基本上可以劃分為兩類型：一類是傳動系統(tǒng)，它們有得要求完成一位或多位的方向控制，有的要求進(jìn)行一級或多級的壓力控制，有的要求進(jìn)行一速或多速控制；另一類是伺服系統(tǒng)，它們要求液壓部件跟隨操縱

20、指令變化而動作，常用的有機(jī)液伺服與電液伺服兩類系統(tǒng)。 2.1.2不同的操縱順序 按照整個(gè)系統(tǒng)的要求，了解整個(gè)使用過程中各液壓部件操縱的先后順序，哪些是單獨(dú)工作的，哪些復(fù)合運(yùn)動的。對影響安全的液壓部件，還應(yīng)了解在應(yīng)急情況下有關(guān)部件的操縱情況。 對不同的飛機(jī)還會有一些不同的使用要求。上述要求對液壓系統(tǒng)的布局與參數(shù)選擇有很大的影響。例如對伺服系統(tǒng)要求供壓泵源保持恒壓，而流量有變化要小。對某些危機(jī)及安全的液壓部件應(yīng)采用冗余措施，應(yīng)備有應(yīng)急操縱系統(tǒng)和應(yīng)急泵源。 2.2 工作環(huán)境要求 系統(tǒng)工作環(huán)境如最高與最低溫度、振動頻率與幅值、沖擊強(qiáng)度、過載大小、濕度大小、噪音強(qiáng)度、污染和腐蝕情況對系統(tǒng)影響都

21、比較大，所以應(yīng)注意。 2.3 外載荷 作用在液壓裝置上的外載荷基本有下述幾種類形: 1) 質(zhì)量力 作用在作動部件活動部分的重心上，它包括作動部件的重量和因飛機(jī)作加速運(yùn)動或作動部件本身加速運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的慣性矩。 2) 外力（接觸力） 作用在作動部件表面上的力，例如飛機(jī)操縱面上作用的氣動力，壓緊機(jī)構(gòu)的壓緊力等。除了上述的主要載荷外，對液壓作動部件本身有上開鎖力，軸承與密封裝置產(chǎn)生的摩擦力及粘性阻尼力等。但這些力一般都比較小，在計(jì)算時(shí)通常按基本載荷的百分之幾加以估算。 2.4 性能要求 飛機(jī)總體對各動作部件所提出的性能要求時(shí)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原始依據(jù)，它包括：動作部件的行程（或

22、轉(zhuǎn)角），運(yùn)動速度范圍，加速度范圍，動作部件的位置誤差和同步動作的時(shí)間誤差等。下面列舉飛機(jī)液壓系統(tǒng)各個(gè)動作部件的收放時(shí)間的大致要求: 表2-1收放時(shí)間表 機(jī)型 收放起落架時(shí)間(s) 收放減速板時(shí)間(s) 剎車時(shí)間(s) 殲擊機(jī) 7～8 2左右 1.5 前線轟炸機(jī) >20 遠(yuǎn)程轟炸機(jī) >25 2.5 可靠性要求 可靠性指標(biāo)是液壓系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo),它往往被設(shè)計(jì)者忽略,液壓系統(tǒng)在使用過程中是較容易發(fā)生故障的系統(tǒng)之一,如果液壓系統(tǒng)的可靠性低,會使系統(tǒng)失去其使用價(jià)值。液壓系統(tǒng)可靠性指標(biāo)有: 1) 系統(tǒng)基本可

23、靠性 系統(tǒng)可靠性用平均無故障工作時(shí)間MTBF表示,該指標(biāo)主要反應(yīng)對系統(tǒng)使用維護(hù)及修理后與后勤保障方面的要求。 2) 工作壽命 系統(tǒng)的返修期與報(bào)廢期,系統(tǒng)經(jīng)合理維修與更換附件其工作壽命應(yīng)與整系統(tǒng)同壽。 3) 系統(tǒng)故障容錯(cuò)要求 除了提高組成系統(tǒng)附件可靠性外,還應(yīng)該對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)冗余組成提出故障容錯(cuò)要求。對關(guān)鍵液壓系統(tǒng)的泵源部分應(yīng)滿足一次故障工作,二次故障安全的故障容錯(cuò)要求。這樣對泵源最少有三套獨(dú)立系統(tǒng)。對關(guān)鍵工作部分應(yīng)滿足故障安全的容錯(cuò)要求。應(yīng)有正常與應(yīng)急兩套相互獨(dú)立系統(tǒng)。 2.6 重量要求 對飛機(jī)上的液壓系統(tǒng)重量指標(biāo)應(yīng)控制在整機(jī)重量的1％左右，這個(gè)指標(biāo)是比較嚴(yán)的，在實(shí)際中往往要超過這

24、個(gè)數(shù)字的。按實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)而定。 3 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)與參數(shù)初步估算 根據(jù)整個(gè)液壓系統(tǒng)所提出的要求,選擇合適的工作回路與泵源回路組成液壓系統(tǒng)。工作部分要滿足各動作部件功能、可靠性能等方面的需要;泵源部分應(yīng)滿足與工作部分協(xié)調(diào)一致。液壓系統(tǒng)工作部分工作時(shí),系統(tǒng)泵源應(yīng)能立即提供所要求的功率;液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)候應(yīng)能自動轉(zhuǎn)入卸荷狀態(tài)。 選擇好的原理方案，是設(shè)計(jì)出高質(zhì)量液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。下面原理是經(jīng)過幾個(gè)方案比較比較實(shí)際實(shí)用的一種，本次設(shè)計(jì)就以本系統(tǒng)展開。 3.1 原理圖 參照以前資料將液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為下圖所示： 圖3-1液壓系統(tǒng)圖 3.2 液壓系統(tǒng)原理方案說明 起落架收放系統(tǒng)的

25、功能應(yīng)保證;收起位置時(shí)，鎖緊起落架，鉤子用于與設(shè)置在起落架上的碰鎖箍協(xié)作保持起落架在收起位置。起落架放下后，用支柱液壓缸鎖緊起落架;在收起落架過程中開鎖,起落架收放與上鎖等動作順序應(yīng)協(xié)調(diào).起落架收放回路主要是由一些基本順序回路組成。 本設(shè)計(jì)力求用于操作飛機(jī)起落架系統(tǒng)提供一種簡化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。操作如下：從飛機(jī)處于飛行中和起落架處在收起的狀態(tài)開始，驅(qū)動計(jì)算機(jī)6通過控制使隔斷閥3打開（接通閥的右位）開始，這樣就允許液壓泵4提供的高壓流體通過隔斷閥3進(jìn)入油管路達(dá)到選擇器1（二位三通閥），由于此時(shí)三位四通電磁閥7是處于中位，所以上下兩管路都是連通于回油管路。隨后驅(qū)動計(jì)算機(jī)6將三位四通電磁閥7置于左邊位置

26、，使壓力流體進(jìn)入下管路，而上管路被保持連通于回油管路。于是，各起落架艙門被打開，各鉤子被液壓缸12控制而釋放各起落架，各起落架在液壓缸9作用下向下運(yùn)動到放下位置，在這個(gè)位置上放開液壓缸11把支柱鎖住，由此將各起落架穩(wěn)定在它們的放下位置。 在飛機(jī)已經(jīng)著陸和隨后再起飛時(shí)，只需把三位四通電磁閥7置于右邊位置，就可使上管路連通壓力流體而下管路被保持連通于回油管路。這時(shí)收起液壓缸11釋放支柱，從而使各起落架可在各自的液壓缸9的驅(qū)動下被收起。一旦起落架達(dá)到了收起位置，鉤子就勾在起落架的碰鎖箍上而把起落架保持在收起位置。隨后起落架艙門重新關(guān)閉，而三位四通電磁閥7（還有艙門選擇器）被返回到中位。 起落架放

27、下過程中節(jié)流閥8中的單向閥處在關(guān)閉位置,回油只能經(jīng)過節(jié)流閥流出,減少了起落架.放下時(shí)的速度,緩和了撞擊.此外,還可以使起控制落架放下速度的液壓缸9比比控制鉤子和支柱的液壓缸12、11伸出速度慢些,起延時(shí)作用,以防止起落架撞壞機(jī)輪護(hù)板等。 然而，只要停止對隔斷閥3世家控制信號，它就會回到其停止位置，在這一位置上，二位三通閥1進(jìn)被連通于回油管路。 3.3 系統(tǒng)基本可靠性估算 可根據(jù)附件類型，工作環(huán)境條件，從非電子附件可靠性手冊中查出附件的失效率，下表給出一般液壓附件失效率數(shù)據(jù)，查出失效率，查出有關(guān)附件的失效率，乘上環(huán)境因子K后，可按下式估算出系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間。 故障時(shí)間公式:

28、 (3-1) 式中 －為某類的附件數(shù)目; L－為附件種類數(shù)目; －某附件的失效率; K –環(huán)境因子取80。 表3-1其他閥選取表 附件名稱 故障次數(shù) 10-6/h 下限 平均 上限 電動泵 2.25 8.7 27.4 固定節(jié)流孔 0.01 0.15 2.11 溢流閥 0.224 3.92 7.25 三通電磁閥 1.87 4.6 8.1 液壓缸 0.005 0.008 0.12 壓力軟管 0.157 3.93 5.22

29、 發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵 1.12 8.74 31.3 液壓系統(tǒng)原理放案最后通過評比確定，目前常用的評比辦法是記分法，把評比的內(nèi)容按其重要性的主次給以一定分值，總分值最高的方案為當(dāng)選方案。用這樣方法所選定的方案能夠比較全面的滿足總體提出要求。 雖然在統(tǒng)計(jì)上發(fā)生的可能性很小，但是某些故障情況仍可能妨礙起落架的放下。例如，可以考慮發(fā)生了三位四通電磁閥7被卡死在某一中間位置，而將上、下管路都關(guān)斷的情況。在這種情況下，液壓缸9的環(huán)形腔室內(nèi)的液壓油不可能排出，因而各起落架被憋死，為了消除這一缺點(diǎn)，使這種液壓回路有安裝在各起落架附近的三個(gè)卸壓閥14，各卸壓閥14在常態(tài)下是關(guān)閉的，但是在緊急時(shí)可以控制它們

30、而使下管路和上管路連通于回油管路，這樣就可消除液壓油被鎖在液壓缸9、11、12的腔室里的任何危險(xiǎn)。 為此目的，各卸壓閥14、各二位三通閥1以及各鉤子都設(shè)有機(jī)電驅(qū)動元件，在這里，每個(gè)驅(qū)動元件由兩個(gè)在應(yīng)急計(jì)算機(jī)13的控制下的電動機(jī)構(gòu)成，在液壓回路的正常工作中出現(xiàn)故障時(shí)，飛行員可啟動應(yīng)急計(jì)算機(jī)13，以及把控制從驅(qū)動計(jì)算機(jī)6轉(zhuǎn)換到應(yīng)急計(jì)算機(jī)13. 應(yīng)急計(jì)算機(jī)13一旦被啟用，它就驅(qū)動二位三通閥1而阻止壓力流體進(jìn)入回路，并把進(jìn)油管路連通于回油管路。隨后應(yīng)急計(jì)算機(jī)13控制各卸壓閥14，而將下管路、上管路都連通于回油管路。最后，應(yīng)急計(jì)算機(jī)13控制個(gè)鉤子，使它們釋放各起落架，使各起落架在重力作用下下降到放下

31、位置，在這個(gè)位置上，各支柱被彈簧機(jī)械地鎖住。 4 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定與估算 4.1選擇系統(tǒng)所用液壓油 系統(tǒng)液壓油選擇一般按飛機(jī)的總體要求確定,本次設(shè)計(jì)選取10號航空專用液壓油。 下面是其性能指標(biāo): 表4-1油指標(biāo)表 項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)方法 外觀 紅色通明液體 目測 運(yùn)動黏度 GB/T256 50C 不小于 10 -50C 不大于 1250 機(jī)械雜質(zhì) 無 GB/T511 油膜質(zhì)量（65C+1C） 合格 GB/T264 密度（20C） 850 GB/T1884 4.

32、2 選取系統(tǒng)工作壓力等級與系統(tǒng)工作溫度范圍 4.2.1 系統(tǒng)壓力確定 液壓系統(tǒng)工作壓力是系統(tǒng)的最基本參數(shù)之一，它對整個(gè)系統(tǒng)的性能有很大影響，隨著液壓系統(tǒng)輸出功率增大，系統(tǒng)工作壓力等級有日益提高的趨勢。 現(xiàn)研究主要著眼于尋求最輕液壓系統(tǒng)重量的所謂最佳壓力.最早的結(jié)論是28MPa后來又以選擇不同的壓力等級來設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),結(jié)果表明在現(xiàn)有的材料條件下把現(xiàn)有的21MPa分別提高到28MPa,35MPa和42MPa,系統(tǒng)重量分別比原來輕5%,6%和4.5%所以認(rèn)為系統(tǒng)的最佳壓力為32-35MPa.提高工作壓力等級對液壓系統(tǒng)會帶來密封困難,附件加工精度高,附件生產(chǎn)成本高,發(fā)熱量加大可靠性和壽命降低.因

33、此在選取壓力等級時(shí)不能一味追求高壓結(jié)合實(shí)際情況選取本設(shè)計(jì)選取28MPa,由于要設(shè)計(jì)起落架根據(jù)材料選取22 MPa作為設(shè)計(jì)壓力。 壓力選取具體參照下圖： 圖4-1壓力曲線圖 4.2.2 系統(tǒng)主參數(shù)給定 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的要求，在此進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)定。 1) 泵的輸出壓力Pg=22MPa； 2) 主起落架液壓缸的輸入壓力為P1=19.8MPa； 3) 溢流閥工作壓力P=26.4MPa； 4) 液壓系統(tǒng)的工作溫度范圍：-55C～70C。 4.3 確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù) 在飛機(jī)液壓系統(tǒng)中，液壓缸

34、被廣泛應(yīng)用于舵面的操縱，起落架，襟翼和減速板的收放，發(fā)動機(jī)尾噴口、進(jìn)氣錐和燃油泵的操縱等場合。 現(xiàn)在以起落架主起液壓缸為設(shè)計(jì)實(shí)例: 4.3.1 液壓缸設(shè)計(jì) 1) 液壓缸的設(shè)計(jì)通常要求滿足下述最基本技術(shù)要求： (1) 承受最大的負(fù)載力，即輸出力P=6.125104N； (2) 輸出動作時(shí)間T＝7s； (3) 最大工作行程L=47.8㎝。 以上數(shù)據(jù)是由被操作對象的要求提出來的。例如起落架收放液壓缸的負(fù)載力P是根據(jù)作用在起落架上的空氣動力負(fù)載，起落架本身的重量以及慣性等來確定的。最大速度或動作時(shí)間t則是根據(jù)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)所規(guī)定的收放時(shí)間提出來的，最大工作行程L則是根據(jù)起落架傳動圖從收起

35、位置到放下位置之間的運(yùn)動范圍提出的。 為了滿足所提出的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)液壓缸最基本的內(nèi)容在于保證其一定的有效面積，強(qiáng)度和不漏油，并滿足性能指標(biāo)及使用要求。 2）設(shè)計(jì)步驟和方法 (1) 液壓缸的輸入壓力P是根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力來確定 液壓缸的輸入壓力p是根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力來確定的，通常有三種不同的觀點(diǎn)： 其一，按最小重度觀點(diǎn)。經(jīng)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，航空液壓系統(tǒng)總重量與系統(tǒng)工作壓力有關(guān)，目前系統(tǒng)認(rèn)為的最佳壓力應(yīng)為Pg=22MPa。所以，液壓缸的輸入壓力P1在考慮進(jìn)油管路損失時(shí)，?。? P1=0.9Pg=220.9=19.8MPa 其

36、二，按最佳強(qiáng)度觀點(diǎn)，此觀點(diǎn)在本質(zhì)上還是為了減小元件的尺寸和重量，不過是以材料強(qiáng)度為依據(jù)罷了，其結(jié)果形式為： （4-1） 式中為液壓缸缸壁材料的許用應(yīng)力。這就是說，此種方法是按照液壓缸材料來確定壓力的 ，其壁厚應(yīng)滿足筒內(nèi)外徑比值 其三，按液壓泵的實(shí)際工作壓力確定液壓缸的最大輸入壓力。即 （4-2） 這種方法不能滿足最佳性能的要求，但卻是一種按具體問題采取具體解決的方法。式子種的系數(shù)，是考慮到傳輸管路和控制閥的壓力損失。 (2)

37、確定有效面積F內(nèi)徑D和桿徑d 以雙面活塞桿液壓缸為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取回油腔的壓力為P2=0.05P1 那么輸入力公式變?yōu)椋? P=(P1-P2)F=(P1-0.05P1)F=0.95P1F （4-3） 則有效面積的計(jì)算公式為： F=P/0.95P1=22/(0.9519.8)≈4.41810-3㎡ （4-4） 為了確定液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，按經(jīng)驗(yàn)引入一個(gè)結(jié)構(gòu)系數(shù)即 m=d/D=0.25～0.7

38、 （4-5） 取m=0.56，式中m為結(jié)構(gòu)系數(shù)，低速小負(fù)載下取小反之取大值，由得下式 ；d=md （4-6） 將 F=4.41810-3㎡; m=0.56代入; 得 D=7.8㎝ ; d=4.4㎝; (3) 確定殼體壁厚δ和外徑Dw 根據(jù)（16>D/δ>3）計(jì)算公式 （4-7） 式中為強(qiáng)度系數(shù)，（無縫鋼管 =1），c

39、為考慮壁厚公差及侵蝕的附加厚度0.2cm =1.06+0.2 =1.26cm 據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)液壓缸一般屬于中等壁厚，故推薦用中等壁厚公式。 壁厚確定后，按下式確定外徑Dw Dw=D+2δ=7.8+2.6=10.4㎝ （4-8） (4) 確定密封裝置的型式和尺寸 液壓缸的密封裝置廣泛地采用圓界面橡膠圈。這種形式結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，壽命長，在30MPa壓力下具有良好的密封性能。密封裝置按不同的工作條件來選擇。 表4-2如下表為圓截面橡膠密封圈的各項(xiàng)要求 密封型式 圓截面橡膠密封圈 密封原理 基于密封

40、圈和被密封表面間的接觸壓力和側(cè)壓力作用而加強(qiáng)密封性 密封材料 硅橡膠；氟橡膠四塑料 特殊技術(shù)要求 要正確的計(jì)算和選擇壓縮率，正確選擇槽寬度配合精度和光度在超過15mpa的壓力下，一般增設(shè)保護(hù)擋圈，性能更可靠 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單裝卸方便成本低可用于35mpa以下壓力和溫度在-60～3000c范圍內(nèi)工作在飛機(jī)液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 關(guān)于密封裝置得原理理論計(jì)算在設(shè)計(jì)中修正了圓截面橡膠密封圈得 經(jīng)驗(yàn)公式:  圖4-2活塞密封圈示意圖 ; ; （4-9） 式中的s為活塞于內(nèi)腔的間隙，一般可用二級配合，壓力越高，

41、s值越小。 (5)確定液壓缸長度 缸未伸出長度為L；活塞寬度;行程長；導(dǎo)向長度；結(jié)構(gòu)長度；導(dǎo)向套長度 （4-10） 式中k為隔離套長度。 將式中的已知量帶入得：（見圖） 圖4-3 缸結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 （4-11） （4-12） （4-13）

42、 （4-14） (6) 驗(yàn)算活塞桿縱向彎曲強(qiáng)度和穩(wěn)定性 在一般情況下當(dāng)桿與桿徑之比小于15時(shí)候，可不用驗(yàn)算活塞桿縱向彎曲強(qiáng)度和 穩(wěn)定性比值大時(shí)候，可按下式公式進(jìn)行驗(yàn)算： （4-15） 式中的 為缸筒的慣性矩 為桿的慣性矩 因?yàn)? 所以需要驗(yàn)算 P=6.125104N 故滿足條件。 (7) 缸體與缸蓋的焊縫強(qiáng)度計(jì)算 其焊縫應(yīng)力公式為：

43、 （4-16） 式子 帶入可得： （4-17） 故符合要求。 4.3.2 確定液壓泵參數(shù) 液壓泵的兩個(gè)主要參數(shù)為所承受的最大壓力于應(yīng)提供的最大流量.液壓泵所承受的最大壓力有所選定的系統(tǒng)工作壓力確定.液壓泵應(yīng)提供的流量可按下述步驟確定: 1) 計(jì)算液壓缸所需提供的流量 已知液壓缸尺寸及其收放或收方速度要求,可按照下式計(jì)算液壓缸所需要的流量:

44、 （4-18） 式中: -液壓缸有效工作面積; -液壓缸要求的收放速度; -液壓缸工作行程; -收方時(shí)間。 2) 確定所有工作部分所需用的流量 （4-19） 主起落架收放液壓缸與工作容積為 cm3 前起落架收放液壓缸與工作容積為 cm3 根據(jù)總體要求,起落架收起時(shí)

45、間為7S,這起落架收放系統(tǒng)所需用的流量 3) 確定液壓泵供油量 液壓泵供油量根據(jù)上面算出的式子有以下公式可得: (1) 液壓系統(tǒng)存在內(nèi)部泄漏； (2) 帶動液壓泵的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí),液壓泵的流量下降； (3) 長期使用液壓泵使供油量下降； (4) 系統(tǒng)中有些控制閥直接流回油箱。 因此,液壓泵的供油量應(yīng)為: （4-20） 故液壓泵的供油量為故選取泵型號: CB-FD40 理論排量/mLr^(-1): 40.38 壓力/MPa|額定: 22 壓力/MPa|最高:

46、 25 轉(zhuǎn)速/rmin^(-1)|額定: 2000 轉(zhuǎn)速/rmin^(-1)|最高: 3000 轉(zhuǎn)速/rmin^(-1)|最低: 600 容積效率/%: ≥91 總效率/%: ≥82 驅(qū)動功率/kW(額定工作狀況): 31 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)就是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定與外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 5 確定系統(tǒng)其他附件及指標(biāo)要求 5.1閥 5.1.1 液壓閥的選用 （1） 溢流閥.溢流閥的基本功能是限定系統(tǒng)的最高壓力，

47、防止系統(tǒng)過載或維持壓力近似恒定。本系統(tǒng)中選用二級同心先導(dǎo)式溢流閥，安裝在泵的出油口處，用來恒定系統(tǒng)壓力，防止超壓，保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。 （2）單向閥.系統(tǒng)中多處要用到單向閥，也是必不可少的元件，它用來防止油液倒流，從而使執(zhí)行元件停止運(yùn)動，或保持執(zhí)行元件中的油液壓力。還可是保持一定的背壓。 （3） 電磁閥. 電磁閥就是用電磁力開啟或關(guān)閉的閥門。用在氣路或液路上。 （4） 節(jié)流閥.在一定的閥口壓差作用下，通過改變閥口的通流面積，來調(diào)節(jié)其通過流量，因而可對液壓執(zhí)行原件進(jìn)行調(diào)速。另外，節(jié)流閥實(shí)質(zhì)上還是一個(gè)局部的可變液阻，因而還可利用它對系統(tǒng)進(jìn)行加載。 5.1.2溢流閥的主要性能 （一）靜態(tài)特征

48、 溢流閥的靜態(tài)特征主要是指它的啟閉特性，其次，它的壓力調(diào)節(jié)范圍與卸荷壓力等也是要滿足的性能指標(biāo)。 啟閉特性 溢流閥開啟和關(guān)閉過程中壓力隨流量而變化的關(guān)系稱為啟閉特性。溢流閥在開啟過程中，隨著流量的加大，閥口必須開打，這就要求進(jìn)口壓力克服較大的彈簧力。因此，進(jìn)口壓力不斷升高。即溢流閥控制的壓力隨流量加大而升高。同樣，在關(guān)閉過程中，隨著流量的減小，閥口關(guān)小，控制的壓力也不斷降低。因此，溢流閥控制的壓力實(shí)際上并不是一個(gè)恒定值，而是隨流量變化，如圖5-1（a）所示。圖中為調(diào)定壓力（通過額定流量時(shí)的壓力），為開啟壓力，為閉合壓力。圖中的曲線稱為溢流閥的啟閉特性曲線。對應(yīng)于一定的調(diào)定壓力，溢流閥的開

49、啟壓力和閉合壓力均較低。開啟壓力、閉合壓力與調(diào)定壓力之差稱為調(diào)壓差值。 從曲線可見，閉合過程的調(diào)壓差值稍大于開啟過程的調(diào)壓差值。這事因?yàn)殚_啟與閉合過程中流量相同時(shí)，閥口開度相同，使彈簧力也相同，而開啟過程與閉合過程中閥芯上力的平衡關(guān)系不相同。 開啟過程： 彈簧力+閥芯摩擦力=液壓力 比和過程: 彈簧力+閥芯摩擦力+液壓力 （a） （b） 圖5-1 溢流閥的啟閉特性 故相同流量時(shí)，閉合過程的液壓力稍小于開啟過程的液壓力，閉合過程的調(diào)壓差稍大于開啟過程的調(diào)壓差值。 啟閉特性曲線如圖5

50、-1（b）所示。希望調(diào)壓差值盡量小，使壓力隨流量的變化盡量小，使溢流閥在不同溢流量下能盡量保持恒定的系統(tǒng)壓力，即啟閉特性曲線要陡。這就要求彈簧剛度小。但另一方面還希望溢流閥能控制的壓力高，使調(diào)壓范圍大。這就要求彈簧剛度大。 直動式溢流閥對然結(jié)構(gòu)簡單，但不能克服上述兩方面性能對彈簧結(jié)構(gòu)要求矛盾，啟閉特性較差（曲線較平穩(wěn)）。只適于低壓小流量的情況，多用于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥或安全閥。 先導(dǎo)式溢流閥利用導(dǎo)閥調(diào)節(jié)壓力，利用主閥通過大流量。導(dǎo)閥彈簧剛度大，使調(diào)壓范圍大，而且靈敏度高；主閥彈簧剛度小，使主閥可以通過大流量而啟閉特性曲線可以很陡。因此，先導(dǎo)式溢流閥性能好，適用于高壓大流量的情況。先導(dǎo)式溢流閥的啟閥

51、特性見圖5-2。圖中，為主閥的開啟與閉合壓力，、為導(dǎo)閥開啟與閉合壓力，為主閥流量，為導(dǎo)閥流量；曲線段為導(dǎo)閥工作段，（+）=曲線段為導(dǎo)閥與主閥同時(shí)工作段。 啟閉特性主要與彈簧剛性、主閥芯活塞直徑、活塞上下邊面積差、阻尼孔參數(shù)有關(guān)，此外還與閥芯摩擦力及液動力有關(guān)。實(shí)際上隨著調(diào)定壓力的變化，調(diào)壓差值也變化。調(diào)成最高調(diào)定壓力時(shí)，調(diào)壓差值最大。 開啟壓力和閉合壓力是衡量起筆特性的指標(biāo)。由于開啟壓力和閉合壓力不容易測得很準(zhǔn)，因此二級式溢流閥一般取額定流量Q的1%對應(yīng)的壓力為開啟壓力和閉合壓力。/稱為閉合壓力比。兩個(gè)壓力比越大，兩個(gè)壓力比越接近，說明啟閉特性越好。一般要求開啟壓力比/≥95%，閉合壓力比

52、/≥90%。 圖5-2先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性 2. 壓力調(diào)節(jié)范圍 溢流閥的壓力調(diào)節(jié)范圍表示它可以使用的壓力范圍。不但要求壓力調(diào)節(jié)范圍大，而且要求調(diào)節(jié)壓力時(shí)壓力均勻地變化。壓力調(diào)節(jié)范圍決定于調(diào)壓彈簧剛度。但彈簧剛度太大則調(diào)壓靈敏度高，這會給中低壓范圍的壓力調(diào)節(jié)帶來困難。因此往往用幾根不同剛度的彈簧來分段調(diào)節(jié)壓力。 3. 卸荷壓力 溢流閥可作卸荷閥使用。要求卸荷時(shí)壓力損失盡量小。卸荷壓力就是溢流閥以額定流量卸荷時(shí)的壓力損失。它反應(yīng)卸荷狀態(tài)下液壓泵的功率損失程度。卸荷壓力的大小主要決定于主閥彈簧、主閥活塞和主閥閥口的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主閥彈簧是軟彈簧，有的閥當(dāng)主閥上的節(jié)流孔壓力降為0.08~0

53、.1Mpa時(shí)，作為在閥芯上的液壓力足以將彈簧壓至最大壓縮量，閥口完全打開，使卸荷壓力為0.1~0.2Mpa。 （二）動態(tài)特性 1. 壓力超調(diào)量和壓力超調(diào)穩(wěn)定時(shí)間 在執(zhí)行原件換向、或停止運(yùn)動、或負(fù)載突然加大時(shí)，液壓系統(tǒng)中將因?yàn)橛鸵毫鲃油蝗皇茏瓒a(chǎn)生壓力沖突。壓力沖擊可能引起原件損壞、導(dǎo)管破裂或其它故障。如果系統(tǒng)中的溢流閥反應(yīng)速度快，能夠立即打開閥口作相應(yīng)的溢流，則沖擊壓力的峰值可以減小。其次，在溢流閥處于溢流情況下，工作機(jī)構(gòu)突然運(yùn)動時(shí)，由于流量不能即使充分供應(yīng)，系統(tǒng)壓力可能會暫時(shí)下降。如果溢流閥反應(yīng)速度快，能夠即使將閥口關(guān)小，減小溢流量，則壓力下降程度就小。 快速性是動態(tài)性能之一，可以通

54、過動態(tài)試驗(yàn)來了解溢流閥這一動態(tài)性能。使溢流閥在零壓力、不溢流的情況下，突然變?yōu)樵陬~定壓力作額定流量溢流，則系統(tǒng)壓力會出現(xiàn)瞬時(shí)壓力峰值。這個(gè)壓力峰值超過額定壓力的數(shù)值稱為壓力超調(diào)量，用表示。從溢流閥突然溢流到出現(xiàn)壓力峰值，再到系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在額定壓力水平上，需要一定的時(shí)間，即壓力超調(diào)穩(wěn)定時(shí)間，用表示。希望溢流閥的壓力超調(diào)量小，壓力超調(diào)穩(wěn)定時(shí)間短。圖5-3所示為溢流閥的動態(tài)過程曲線。 圖5-3溢流閥的動態(tài)過程曲線圖 5-4溢流閥的卸荷及壓力回升曲線 溢流閥的開始卸荷與停止卸荷過程也是動態(tài)過程。有卸荷時(shí)間與壓力回升時(shí)間兩個(gè)動態(tài)指標(biāo)。卸荷時(shí)間是指卸荷信號發(fā)出后，溢流閥從額定壓力降

55、至卸荷壓力所需的時(shí)間，用表示（見圖5-4）.壓力回升時(shí)間是指停止卸荷信號發(fā)出后，溢流閥從卸荷壓力回升到額定壓力所需的時(shí)間，用表示。一般=0.5~1.5s，=0.03~0.09s。從圖5-4可見，用停止卸荷過程試驗(yàn)也可取得壓力超調(diào)量及超調(diào)穩(wěn)定時(shí)間。 2. 壓力穩(wěn)定性 當(dāng)溢流閥作定壓閥用時(shí)，由于液壓泵有流量脈動，系統(tǒng)負(fù)載有波動，會使溢流閥的導(dǎo)閥和主閥產(chǎn)生振動，引起系統(tǒng)壓力在調(diào)定壓力附近作頻繁的壓力波動。用壓力表指示出來的這種壓力波動稱為壓力擺振。這是溢流閥的壓力穩(wěn)定性問題，也是一個(gè)動態(tài)性能。壓力穩(wěn)定性差，壓力振擺值就大。嚴(yán)重時(shí)會使溢流閥產(chǎn)生劇烈的振動和發(fā)出呼嘯聲，使系統(tǒng)不能正常工作。引起壓力振

56、擺也有溢流閥本身的因素，如錐閥與閥座接觸不良或磨損，油液污染使節(jié)流孔不通暢引起主閥芯運(yùn)動不正常，主閥芯與閥體配合不良使運(yùn)動不靈活。要提高壓力穩(wěn)定性，一方面要避免閥的自振頻率與外界擾動頻率相重合或成倍數(shù)，另一方面要求閥芯運(yùn)動時(shí)有一定的阻尼，或在閥的結(jié)構(gòu)上采取一些消振措施。 系統(tǒng)閥部分選取標(biāo)準(zhǔn)件，具體選取按照下表： 表5-1閥選取表 名稱 額定流量 額定壓力 型號確定 溢流閥 36.2 26.4 DBD6-30 單向閥 32 22 SV6PB 電磁閥 36.2 22 34WEH28 節(jié)流閥 32 22 MKG12 5.2 油箱的確定與散熱面積估算 油

57、箱的總?cè)莘e包括兩部分:一部分是油液所占空間;另一部分是空氣所占的空間。估算油箱容積一般是以停機(jī)加油狀態(tài)的油面做為計(jì)算時(shí)的標(biāo)準(zhǔn). 對油箱提出一下要求： （1） 油箱應(yīng)能儲存足夠的油液，以滿足液壓傳動系統(tǒng)正常工作的需要； （2） 油箱應(yīng)有足夠的表面面積，以利于散發(fā)工作中產(chǎn)生的熱量，保證油液在允許的溫度范圍內(nèi)工作； （3） 油箱應(yīng)能保證外部的污物不易侵入，保證液壓油泵正常吸油，保證回流油耶有分離氣體與沉淀雜物的過程。 （4） 油箱應(yīng)提供使油液進(jìn)、出較方便且合理的位置，并便于注油與放油； （5） 用于飛機(jī)的油箱還應(yīng)使其體積小，重量輕、而且便于檢查維護(hù)，滿足飛行要求。 根據(jù)飛機(jī)飛行的各個(gè)階

58、段繪制油箱油面變化圖,最后確定油箱的總?cè)莘e。本次設(shè)計(jì)取油箱容積為20L。 5.2.1 系統(tǒng)散熱功率計(jì)算 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量主要由油箱散熱,由于管道散熱于吸熱基本平衡,可以忽略不計(jì),油箱散熱功率按下式計(jì)算: (5-1) 式中 -油箱散熱系數(shù);取 -系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的溫度; -環(huán)境溫度;-油箱散熱面積; 當(dāng)油箱的三邊比的機(jī)構(gòu)尺寸比例為1:1:1-1:2:3,油面高度是油箱高度的80%時(shí),其散 熱面積A的近似計(jì)算公式為: (5-2) 式中的為油箱體積，取m2得:

59、 (5-3) 當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量全部被散熱表面散發(fā)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,這樣液壓系統(tǒng)達(dá)到熱平衡這時(shí)液壓系統(tǒng)得溫升為: (5-4) 式中 －液壓泵的輸入功率； －液壓系統(tǒng)總效率， 故液壓系統(tǒng)應(yīng)該加冷氣源。 5.3選擇濾油器 根據(jù)濾油得承壓能力,過濾精度,流通能力,阻力壓降及過濾容量等方面要求來選擇濾油器.對不同用途于壓力等級得系統(tǒng)與附件來選取濾油器得過濾精度。 對每個(gè)濾油器使其使用時(shí)間的長短，卻絕與液壓系統(tǒng)中雜質(zhì)污粒的數(shù)量、大小及種類，以及通過的流量，油液的粘度和溫度，過濾介質(zhì)本身的性質(zhì)，施加于

60、濾油器介質(zhì)表面的壓力的大小，使介質(zhì)破壞，應(yīng)使壓力降保持在一個(gè)最低限度下。影響壓力降的因素很多：如濾油器過濾精度越高，通過液壓油時(shí)阻力也就越大；單位時(shí)間通過過濾介質(zhì)的流量越大，則壓力降也越大；油液粘度越高，阻力也越大。因此，設(shè)計(jì)濾油器時(shí)，原則上必須根據(jù)流量、系統(tǒng)所用液壓油通過濾油器允許的壓力降、工作壓力、過濾精度的要求和使用壽命來選取濾芯材料和通流面積。濾油器的有效過濾面積，對其性能起著決定性的作用。 選用濾油器應(yīng)考慮一下諸因素： （1）根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求，確定濾油器的過濾精度，按進(jìn)油路、壓力油路、回油路等不同的過濾精度選擇合適的濾油器。 （2）通流能力，應(yīng)按液壓系統(tǒng)的流量要求使之滿足，而

61、且應(yīng)有一定的裕量。 （3）濾芯應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受所允許的壓力降。 （4）應(yīng)使濾油器在系統(tǒng)允許的溫度范圍內(nèi)確保工作正常。 （5）選擇濾油器時(shí)，要考慮所用油液的類型和濾芯，殼體和密封件的相容性。 （6）濾油器在系統(tǒng)中應(yīng)便于安裝和維護(hù)，易于清洗和更換濾芯。 表5-2濾油器選取表 系統(tǒng)(um) 附件(um) 低壓系統(tǒng) 100—150 7 MPa 50 速度控制 10--15 伺服控制 10 21--35 MPa 10 電液伺服系統(tǒng) 5 高精度伺服系統(tǒng)

62、 2.5 滑閥 1/3最小間隙 節(jié)流孔 1/7孔徑 橡膠動密封 25 安全閥 25--30 溢流閥 25--30 流量控制閥 15--20 濾油器的型式確定以后，可根據(jù)流量的要求，選擇合適的濾油器。但是自行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)：工作壓力的要求；過流量的大小、過濾精度、尺寸、重量等要求。選擇濾芯材料，進(jìn)行一系列計(jì)算，最后確定其結(jié)構(gòu)。 關(guān)于濾芯有效面積的計(jì)算（片式、磁性濾油器除外）如下： （5-5） 式中 F——有效過

63、濾面積； Q——過流量（）； ——油液的動力粘度系數(shù)（Pa s）; ——壓力降（Pa）; ——濾芯材料的單位通油能力（） 對于棉布=0.006，毛氈=0.015，細(xì)密金屬網(wǎng)=0.05，工業(yè)濾紙=0.45，過濾紙=0.15。 對于濾油器性能主要以過濾精度作為評定的指標(biāo)。又將過濾精度分為：絕對過濾精度與名義過濾精度。 過濾效率 (5-6) ——過濾效率； ——過濾前油液中污粒質(zhì)量 ——過濾后油液中尚存污粒質(zhì)量。 ——污粒質(zhì)量 除此之外，還有過流能力、工作壓力、工作溫度、相容性、納污容量等評定指標(biāo)。 整個(gè)機(jī)構(gòu)的簡圖： 參考文獻(xiàn)： [1] 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 謝進(jìn) 萬朝燕等編 [2] 《機(jī)械原理課程綜合設(shè)計(jì)》西南交通大學(xué)出版 2007 [3] 《ADAMS虛擬技術(shù)入門與提高》機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 《ADAMS 入門詳解與實(shí)例》國防工業(yè)出版社 1997