飞机起落架液压系统设计

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1、飞机起落架液压系统设计THE DISIGN OF AIRCRAFT LANDING GEARS HRDRAULIC SYSTEM毕业设计（论文）共 57 页（其中：外文文献及译文20页） 图纸共5张 完成日期 2009年6月 答辩日期 2009年6月 摘要飞机起落架液压系统是飞机的一个至关重要的组成部分,在飞机着陆及地面滑跑过程中起着举足轻重的作用。近年来，随着飞机制造技术的提高，飞机的安全性也得到更好的保障，但是仍然还是有飞机失事，对人民的人身安全和财产造成不小的损失，据统计，飞机失事有30%的概率是由飞机起落架出故障而引起的。为了不断增强飞机起落架系统的可靠性、安全性和有效性,保证飞机的正

2、常飞行,因此必须对飞机起落架液压系统进行合理设计。本论文运用液压传动技术的基础知识，以设计波音789-9飞机起落架液压系统为例，根据其工作负载及其行程、动作要求，主要设计了该种飞机起落架的溢流阀，分析其静态特性和动态特性，运用静态特性的计算方法确定其重要参数。本论文同时还对液压缸和液压泵的重要参数进行了设计，选取了其型号，对其他液压元件和附件的型号也进行了合理的选择本次设计液压系统基本能实现控制起落架动作的正常完成，确定了其主要液压元附件的参数和型号，基本上达到其安全和使用性能要求。关键词：液压系统；溢流阀；静态性能；参数；型号AbstractThe hydraulic system of a

3、n aircraft landing gear is a vital part of the plane ,on landing and ground roll, this system plays a vital role in this. In recent years, with the improvement of manufacturing technology of aircraft, the aircrafts security protection has been better, but still have a crash, the safety of the people

4、 and property have lost greatly, according to statistics, 30% of crash is caused by the aircraft landing gear. In order to constantly enhance the aircraft landing gear systems reliability and safety and effectiveness ,ensure the aircrafts normal flight, it is essential for us to design the aircraft

5、landing gear hydraulic system rationably. In this paper, I use the basic knowledge of hydraulic technology to design the Boeing 789-9 aircraft landing gear hydraulic system, in accordance with its work load and travel、action requirements, I mainly design the relief valve of the aircraft landing gear

6、, analys the static characteristics and dynamic characteristics, use the method of calculating of the static characteristics to determine the important parameters.In this paper, I also designed the hydraulic cylinder and hydraulic pump ,select their types. I also choiced reasonably for the other hyd

7、raulic components and accessories s types. The design of the hydraulic system controlling the landing gear achieve basicly the normal completion of action which is determined by its aircraft landing gear,and basically achieve its security and the use of performance requirements. Key words: hydraulic

8、 System; relief valve; static performance; parameters; type目录前言11 液压传动技术概述21.1 液压传动的概念21.2 液压传动的应用范围和基本原理21.3 液压传动系统的组成21.4 液压传动的优缺点3 液压传动的优点31.4.2 液压传动的缺点32 液压系统设计指标及要求52.1 使用方面要求52.2 工作环境要求52.3 承受外载荷的要求52.4 性能要求62.5 可靠性要求62.6 重量要求73 选择系统所用液压油84选取液压系统工作压力与工作温度范围104.1 系统工作压力确定104.2 系统工作温度范围的选取105 液压

9、缸主要尺寸的确定115.1 液压缸的负载情况和动作要求115.2确定液压缸的进油压力和回油压力115.3 确定液压缸内径和活塞杆径125.4 最大工作行程和最小导向长度、活塞宽度135.5 缸筒壁厚和外径的计算146系统图的设计及方案说明156.1 系统图的设计156.2 液压系统原理方案说明167 确定液压泵的流量和选取其型号177.1 计算液压泵的实际流量177.2 选取液压泵的型号188 溢流阀设计198.1 溢流阀的概述198.2溢流阀的主要性能19溢流阀的静态特性198.2.2 动态特性228.3 溢流阀的设计要求248.4溢流阀主要的结构尺寸的初步确定248.5 静态特性计算279

10、 系统其他元件主要参数的确定309.1其它阀的选型309.2 油箱有效容积的确定309. 滤油器的选型319.4 冷却器选型3110 油箱散热功率及温升计算3311 结论35致谢36参考文献37附录A38附录B46前言要想使飞机离开地面，必须把从零起步的速度提到一定程度后，才能获得足够的升力支持飞机腾空而起。飞机在离开地面前的这段加速过程中犹如汽车一样，它需要在地面上起动、加速、保持方向。因此飞机就必须安装轮子、传动机构和转向机构。一旦飞机飞到空中，这套装置就没用了；飞机落地时会对地面产生巨大的冲击力，需要一种装置来承受缓冲，落地后的飞机还要刹车滑行减速。完成飞机这一系列功能需要的装置就叫起落

11、架。起落架可分为两部分：主起落架和前起落架。位于飞机重心附近承受飞机大部分重量的是主起落架，这是一个有轮子的车架，可以在地面上支撑起飞机。中型飞机的主起落架有两个轮子，飞机越重，起落架上的轮子也越多，轮子上还装有像汽车一样的刹车。此外为了减少飞机着陆时冲击带来的震动，在主起落架上安装了减震的装置，小型飞机用弹簧减震，大型飞机装的是液压减震器。前起落架是由飞机的前轮和转动机构组成的，飞机驾驶员通过控制前轮左右转动就可以让飞机在地面滑行中转弯了。起落架承受着飞机的最大重量，所谓“最大”是指在一次飞行活动中飞机在地面起动时的重量。随着在空中飞行燃油不断被消耗掉，飞机的重量逐渐下降。飞机落地时，起落架

12、承受着巨大的冲击，冲击力可达到重力的23倍。因此起落架的支柱是飞机上强度最大的部位。通常使用强度很大的合金钢材制造，这样才能使其经得住最大的起飞前重量和上千次的落地冲击。飞机升天之后，如果起落架仍然挂在飞机下面将会给飞机带来极大的空气阻力。低速飞行时，作用不太明显，所以早期的飞机起落架都是伸在外面的。以后飞行速度不断提高，为了减少它带来的飞行阻力，起落架被安装了一个附属的收放装置。当飞机起飞后，起落架很快就被收入到机身或机翼的隔舱中，把门一关，飞机外表变得很光滑，阻力大幅度减少。同一架飞机，伸出起落架飞行时的最高速度如果为170千米小时，那么当它将起落架收起后速度就可以提高到300千米小时，这

13、个变化是非常明显的。现代飞机除了少数小型的低速飞机以外，起落架都是可以被收起的。一架大型飞机落地时，如果起落架被提前5分钟放下，燃油就会多消耗掉1吨！现代飞机一般都采用液压技术来控制起落架的收放和锁定。所以说设计设计一种安全可靠性能良好和轻便的飞机起落架液压控制系统是十分必要的。本次设计就一这论题展开设计。1 液压传动技术概述1.1 液压传动的概念液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平

14、的重要标志。1.2 液压传动的应用范围和基本原理液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机

15、械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。1.3 液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1）动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2）执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做

16、直线运动，马达做旋转运动。 3）控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4）辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。 5）工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 1.4 液压传动的优缺点1.4.1 液压传动的优点 1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的1020%。因此惯性力较小，当突

17、然过载或停车时，不会发生大的冲击； 2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。 3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； 4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； 5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； 6）操纵控制简便，自动化程度高； 7）容易实现过载保护。8) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。 液压传动的缺点 1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； 2）对液压

18、元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； 3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； 4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-1560范围内较合适。5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。正确合理的设计和使用液压系统,对于提高各类液压机械装置的工作品质和技术经济性能更具有重要意义。飞机液压系统设计可以说是极具代表性能的液压系统设计,现在就以飞机起落架液压系统作为本次设计。2 液压系统设计指标及要求2.1 使用方面要求一个液压系统往往包括多个工作部分，对它们各自都有不

19、同的使用要求，大致可分为以下几方面：1）不同的操纵要求工作部分液压部件的操纵特点基本上可以划分为两类型：一类是传动系统，它们有的要求完成一位或多位得方向控制，有得要求进行一级或多级的压力控制，有的要求进行一速或多速控制；另一类是伺服系统，它们要求液压部件跟随操纵指令变化而动作，常用的有机液伺服与电液伺服两类系统。2) 操纵顺序要求按照整个系统的要求，了解整个使用过程中各液压部件操纵的先后顺序，哪些是单独工作的，哪些复合运动的。对影响安全的液压部件，还应了解在应急情况下有关部件的操纵情况。对不同的飞机还会有一些不同的使用要求。上述要求对液压系统的布局与参数选择有很大的影响。例如对伺服系统要求供压

20、泵源保持恒压，而流量有变化要小。对某些危机及安全的液压部件应采用冗余措施，应备有应急操纵系统和应急泵源。2.2 工作环境要求系统工作环境如最高与最低温度、振动频率与幅值、冲击强度、过载大小、湿度大小、噪音强度、污染和腐蚀情况对系统影响都比较大，所以应注意。2.3 承受外载荷的要求作用在液压装置上的外载荷基本有下述几种类形:1)质量力作用在作动部件活动部分的重心上，它包括作动部件的重量和因飞机作加速运动或作动部件本身加速运动时产生的惯性矩。2)外力（接触力）作用在作动部件表面上的力，例如飞机操纵面上作用的气动力，压紧机构的压紧力等。除了上述的主要载荷外，对液压作动部件本身有开锁力，轴承与密封装置

21、产生的摩擦力及粘性阻尼力等。但这些力一般都比较小，在计算时通常按基本载荷的百分之几加以估算。液压系统（尤其是执行机构）要能够承受起这些载荷。2.4 性能要求飞机总体对各动作部件所提出的性能要求时液压系统设计的主要原始依据，它包括：动作部件的行程（或转角），运动速度范围，加速度范围，动作部件的位置误差和同步动作的时间误差等。下面列举飞机液压系统各个动作部件的收放时间的大致要求: 表2-1收放时间表 Table 2-1 takes in and puts away the timetable机型收放起落架时间(s)收放减速板时间(s)刹车时间(s)歼击机782左右1.5前线轰炸机20远程轰炸机25

22、2.5 可靠性要求可靠性指标是液压系统的一项重要指标,它往往被设计者忽略,液压系统在使用过程中是较容易发生故障的系统之一,如果液压系统的可靠性低,会使系统失去其使用价值。液压系统可靠性指标有:1)系统基本可靠性系统可靠性用平均无故障工作时间MTBF表示,该指标主要反应对系统使用维护及修理后与后勤保障方面的要求。2)工作寿命系统的返修期与报废期,系统经合理维修与更换附件其工作寿命应与整系统同寿。3)系统故障容错要求除了提高组成系统附件可靠性外,还应该对系统的结构冗余组成提出故障容错要求。对关键液压系统的泵源部分应满足一次故障工作,二次故障安全的故障容错要求。这样对泵源最少有三套独立系统。对关键工

23、作部分应满足故障安全的容错要求。应有正常与应急两套相互独立系统。2.6 重量要求对飞机上的液压系统重量指标应控制在整机重量的1左右，这个指标是比较严的，在实际中往往要超过这个数字的。按实际系统设计而定。3 选择系统所用液压油液压工作介质既是液压传动的传递介质，又是液压元件和系统的润滑剂。液压工作介质有液压油和液压液两种。液压系统对液压介质的主要要求有：1）粘度合适，随温度的变化小 应在保证承载能力的条件下，选择合适的介质粘度。工作介质的粘度太大，系统的压力损失大，效率低，而且泵的吸油情况恶化，容易产生空穴气蚀作用，使泵运转困难。粘度太小，则系统泄露太多，容积损失增加，系统效率亦低，并使系统的刚

24、性变差。此外，季节改变，以及机器在启动前后和正常运行过程中，工作介质的温度会发生变化，因此，为了使液压系统能够稳定的工作，要求工作介质随温度的变化小。2）润滑性良好 工作介质对液压系统中的各运动部件起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证系统能够正常地工作。 3）抗氧化 工作介质与空气接触会产生氧化变质，高温、高压和某些物质（如铜、锌、铝等）会加速氧化过程。氧化后介质的酸值增加，腐蚀性增强，而且氧化后生成的粘稠物会堵塞元件的孔、隙，影响系统的正常工作。因此，要求系统工作介质要有良好的抗氧化性。4）剪切安定性好 工作介质经过泵、阀和微孔元、器件时，要经受剧烈的剪切。这种机械作用会使介质产生两种形式

25、的粘度变化：即在高剪切速度下的暂时性粘度损失和聚合型增粘剂分子破坏后造成的永久性粘度下降。在高速高压时这种情况尤为严重。粘度降低到一定程度后就不能再使用，因此，要求工作介质的剪切安定性好。5) 防锈和不腐蚀金属 液压系统中有很多金属零件长期与工作介质接触，其表面在溶解与介质中的空气和水分会发生锈蚀，使精度和表面质量受到破坏。所以，要求工作介质具有良好的保护金属、防止生锈和不腐蚀金属的性能。6) 同密封材料相容 工作介质必须同元件上的密封材料相容，不引起软化、硬化和溶胀，否则，密封会失效，使系统压力下降，工作不正常。7) 消泡和抗泡沫性 混入和溶于工作介质中的空气，常以气泡和雾沫空气两种形式析出

26、，即起泡。起泡的介质使系统的压力降低，润滑条件恶化，动作刚性下降，并引起产生异常噪声、振动和气蚀。所以，要求工作介质具有良好的消泡和抗泡沫性。本系统液压油型号的选择一般是按照飞机的总体要求来确定的, 有10号和12号航空专用液压油可供选择，本次设计选取10号航空专用液压油。下面是其性能指标:表3-1油指标表Table 3-1 Oil target table项目质量指标实验方法外观红色通明液体目测运动黏度50C 不小于-50C 不大于机械杂质/%101250无GB/T256GB/T511油膜质量（65C+1C）合格GB/T264密度（20C）850GB/T1884初熘点/C 不低于210GB/

27、T6536闪点（开口）/C 不低于92GB/T267凝点/C 不高于-70GB/T510水溶性酸或碱无GB/T259油膜质量（65C1C，4h）合格腐蚀8/级 不大于2GB8/T5096水分/mg. 不大于60GB/T111334选取液压系统工作压力与工作温度范围液压系统的工作压力和工作温度范围是液压系统的主要参数，也是设计液压系统、选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。工作温度范围取决于液压系统的工况、液压执行元件的运动速度和结构尺寸。4.1 系统工作压力确定液压系统工作压力是系统的最基本参数之一，它对整个系统的性能有很大影响，随着液压系统输出功率增大，系统工作压力等级有日益提高的趋势。

28、自从机载液压系统出现20.7MPa、27.6 Mpa压力后，世界上飞机液压系统最高压力已经40余年没有改变。世界各国特别是美国近20年的大量研究表明，减轻机载液压系统重量和缩小其体积的最有效的途径是提高机载液压系统的工作压力。同时美国海军研究表明，液压系统的工作压力越高，液压系统的重量就越小。在目前的技术条件和材料条件下，提高工作压力等级对液压系统会带来密封困难,要求附件加工精度高,附件生产成本高,且发热量加大，液压系统的可靠性和寿命降低.因此在选取压力等级时不能一味追求高压，应结合实际情况选取。本设计选取27.6 MPa.4.2 系统工作温度范围的选取液压系统中的液压油在工作过程中温度过高是

29、非常有害的，在液压系统的设计和使用过程中，都应极力避免液压油温度过高的问题。本次设计飞机起落架液压系统的工作温度范围选为：-55C90C。 5 液压缸主要尺寸的确定液压系统执行元件分为液压缸和液压泵。本系统中仅有液压缸，设计液压缸的即可。因为主起落架承受飞机的绝大部分重力和冲击力，故以下设计主要设计的是主起落架的液压缸。以波音789-9为例，其空重115213。因为起落架是要收起和放下的，液压缸的动作杆需要往返运动，故可选双作用单活塞杆式液压缸。因为飞机起落架是向前收起的，所以液压缸活塞杆收缩时（此时产生拉力）起落架被收起，液压缸伸出时（产生推力）起落架被放下。5.1 液压缸的负载情况和动作要

30、求经查询关于波音789-9的资料后，得到以下资料：该种飞机主起落架液压缸的设计需满足以下要求：1)主起落架收放过程中承受最大的负载力约为F=100KN；主起落架液压缸产生的拉力不小于30KN。2)起落架收起时需=16秒，放下时需=8秒；3)液压缸工作行程L=560mm。以上数据是由被操作对象的要求提出来的。例如起落架收放液压缸的负载力F是根据作用在起落架上的空气动力负载，起落架本身的重量以及惯性等来确定的。起落架的收放所需时间t则是根据飞机的战术技术及所规定的收放时间提出来的，液压缸工作行程L则是根据起落架从收起位置到放下位置之间的运动范围确定的。为了满足所提出的技术要求，设计液压缸最基本的内

31、容在于保证其一定的有效面积、强度和不漏油，并满足性能指标及使用要求。5.2确定液压缸的进油压力和回油压力液压缸的输入压力P是根据系统的工作压力来确定的。系统的工作压力为27.6 Mpa,液压泵的输出压力为27.6Mpa,考虑到液压油压力在传输管路和控制阀中的的压力损失，所以取=0.9=27.60.9=24.84Mpa .液压缸回油路上必须有背压，以防止起落架收起时起落架上的飞机轮胎与机体发生冲撞（背压可由液压油回路中的背压阀来产生）。根据经验数据，取回油腔的压力为=0.8 Mpa .5.3 确定液压缸内径和活塞杆径起落架收起时是向前收起的，收起过程中起落架不但要克服重力做功，还要承受很大的空气

32、阻力。起落架放下时这些力变成有效力而不是阻力，这有利于起落架的放下(设计飞机起落架时要求起落架容易放下，因为每年的飞机事故中有很多都是因为起落架出故障而不能及时放下)。起落架收起时液压缸作用力大（此时液压缸活塞杆向外伸出），现以此过程来分析设计主起落架的液压缸。液压缸推力公式： = (5-1)1）液压缸的输出力=F=100KN.2）机械效率的取值可根据密封形式来确定，通常橡胶密封时取=0.953)取液压缸的速比为2，即=2 ，所以： D=d （5-2）将以上数据带入公式(5-1)中可得：d=51.5mm， D= d=72.8mm根据GB/T2348-1993，将D、d圆整，得：D=80mm，d

33、=50mm.主起落架液压缸两腔的实际有效面积为：=50.24 （5-3） =(-) （5-4）=(-)=30.615液压缸的拉力公式： （5-5） 将以上所求数值代入，得 =52.3KN 30KN故上面所求D、d是满足工作要求的。查表，对于主起落架液压缸，其型号可以选用HSG.L-80/50.H因为前起落架承受的飞机重力和冲击力比主起落架小得多，规定前起落架的规格比主起落架小一个型号就足够了。故前起落架液压缸筒内径选D=50mm，活塞杆径选d=40mm，其型号可以选用HSG.L-50/40.H前起落架液压缸两腔的实际有效面积为： = =19.625 （5-6） =(-)=7.065 （5-7）

34、 上位锁液压缸和下位锁液压缸的作用力很小，故其规格也很小，需要的工作液体也少它们对确定液压泵的参数作用不大，其型号选用其型号可以选用HSG.L-40/25.H就足够了在此不做过多的讨论。5.4 最大工作行程和最小导向长度、活塞宽度液压缸的最大工作行程，可根据工作机械动作所要求的极限位置的距离来确定，本系统中已给定主起落架液压缸的行程为560mm，按GB2349-80规定的液压缸工作行程系列，向大圆整取标准值，故选主起落架液压缸的最大行程为600mm。液压缸的最小导向长度，是指当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面到导向套滑动面中点距离。若导向套的长度太小，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，从而影响

35、液压缸的稳定性。对于一般液压缸，其最小导向长度H应满足下式要求： （5-8）活塞的宽度B取缸筒内径D的0.61.0倍取 B= （5-9）5.5 缸筒壁厚和外径的计算采用中壁厚缸筒，采用无缝钢管，则缸筒壁厚计算公式为 （5-10） 式中P-液压缸的最大工作压力，P=27.6Mpa D-缸筒内径 -缸筒材料的需用应力 ，取=80Mpa将上面数据代入公式（5-11）中得 取整数得 缸筒壁厚确定后，由下式确定缸筒外径： =80+=108mm （5-12） 6系统图的设计及方案说明6.1 系统图的设计根据飞机起落架的工作过程和其功能要求，设计系统图如下：图4-1飞机起落架液压系统图Fig.4-1 Hyd

36、raulic scheme1邮箱；2冷却器；3背压阀；4三位四通电磁换向阀；5两位四通手动换向阀；6舱门液压缸；7单向阀；8顺序阀；9上位锁液压缸；10下位锁液压缸；11节流阀；12液控单向阀；13起落架收放液压缸；14精滤油器15溢流阀；16液压泵17粗滤油器6.2 液压系统原理方案说明本系统包括背压回路、换向回路、锁紧回路、顺序回路、卸荷回路、压力限定回路、过滤回路、冷却回路。收起起落架的过程：舱门液压缸6作用，打开舱门；舱门打开的同时，起落架下位锁液压缸10作用，打开下位锁；起落架收放液压缸13作用，收起起落架；起落架收起的同时，顺序阀所在回路油压升高，打开顺序阀，上位锁液压缸9开始作用

37、，锁紧起落架，把起落架所在上位。起落架的放下过程与上面相反。 具体过程分析如下：收起起落架时，电磁换向阀位于右位，油泵输出的油有四个去向（两支去了左边，另两支去了右边）：一支回路经手动换向阀5去了舱门液压缸，使舱门打开；一支去了下位锁液压缸，使下位锁打开，方便起落架收放液压缸收起起落架，一支经节流阀11和液控单向阀12去了起落架收放液压缸，使起落架被收起；一支去了顺序阀8和单向阀7组成的单向顺序阀，刚开始顺序阀是打不开的（因为油压不够，而且单向阀7的作用下，油液也过不去），在待起落架差不都被收起放置在轮舱里后，在单向阀7的作用下，该支路的油压升高，待其支路的油压升高至能够打开顺序阀8时，高压油

38、液进入上位锁液压缸，在上位锁液压缸的作用下，上位锁就把起落架锁紧在上位；以上过程完成后，推动手动换向阀5至右位，舱门液压缸反向作用，就可使舱门收上。想把起落架放下时，就把电磁换向阀4置于左位，工作过程与上述过程相反。当不需要收放起落架时，就把电磁换向阀4置于中位，系统处于卸荷状态。系统中的节流阀11可以调节起落架的收放动作速度。两个液控单向阀组成一个液压锁，在起落架不处于收放运动状态时，液压锁可以锁紧液压缸的活塞杆，使之不蹿动，保持起落架的工作稳定性，尤其是在飞机降落时或刚起飞或在地面上静止时，三个起落架支撑着其巨大重力和冲击力，必须保证起落架不被意外收起，否则会造成飞机失事。背压阀3起缓冲作

39、用，在起落架收放过程中，可以防止起落架起落架与轮舱或机体发生冲撞。溢流阀15（安全阀）限制液压传动系统的最高工作压力，保证液压系统的安全。 7 确定液压泵的流量和选取其型号液压泵的两个主要参数为：额定压力和实际流量。液压泵的额定压力就是液压系统的工作压力，为27.6Mpa；液压泵应提供的流量和型号可按下述步骤确定.7.1 计算液压泵的实际流量起落架放下时活塞杆的速度为： =56/8=7cm/s (7-1)式中L-活塞杆的最大工作行程 -活塞杆伸出的时间（即起落架放下的时间） 根据液压缸有效工作面积及其活塞杆收放速度，可按照下式计算液压缸所需流量 （7-2）式中:-液压缸有杆腔有效工作面积;-液

40、压缸要求的收放速度 （7-3） = =32.11L/min另外，考虑到1)液压系统存在内部泄漏；2)带动液压泵的发动机转速下降时,液压泵的流量下降；3)长期使用液压泵使供油量下降；4)系统中有些控制阀直接流回油箱。设定以上几种泄流流量之和为，并根据经验取=5.89因此,液压泵的实际流量应为: （7-4） 再根据其工作压力去查相关手册选其型号。7.2 选取液压泵的型号根据以上计算数据，查机械手册选取泵型号为:P197-G20型高压齿轮泵，该种泵的性能参数如下：理论排量mL/r:20额定压力/MPa:28最高压力/MPa:28转速/r.:2400驱动功率/kW(额定工作状况):32.9重量/kg:

41、13.78 溢流阀设计8.1 溢流阀的概述溢流阀是一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。其作用有如下几种：1）起安全阀作用（防止液压系统过载） 溢流阀起安全阀作用时，是为了限制液压系统的最高压力，以保证系统的安全。在系统正常工作情况下，阀关闭不溢流，系统的工作压力决定于外载荷。当系统压力达到阀的调定压力时，阀开启溢流，此时系统压力就决定于溢流阀的调定压力。 2）起稳压作用（维持液压系统压力恒定） 在节流调速系统中，溢流阀在正常工作时为常开，通过溢流将多余油液排回油箱而维持液压系统压力基本恒定。 3）使液压系统卸荷 先导式溢流阀的远程控制口通油箱，就可以利用溢流阀使系

42、统卸荷。DBW型先导式电磁溢流阀利用本身的电磁换向阀就可实现系统卸荷，而其他的先导式溢流阀要实现系统卸荷，就要在远程控制口上添加换向阀。 4）远程调压 在先导式溢流阀的远程控制口上接远程调压阀，能实现远程调压。 此外，溢流阀还可做背压阀使用，能使系统工作平稳；溢流阀与换向阀配合，可实现系统的多级压力控制；在制动回路中，用溢流阀可实现制动作用；在液压试验台系统中，溢流阀可用作加载阀等。溢流阀一般有两种结构：1、直动型溢流阀 ；2、先导型溢流阀。本次设计中采用先导式溢流阀。8.2溢流阀的主要性能8.2.1溢流阀的静态特性1） 溢流阀静态特性基本方程式先导式溢流阀的静态特性决定于导阀、主阀和节流口结

43、构参数。因此，计算静态特性时要列写流量方程式和力平衡方程式，作为计算静态特性的基础。 主阀阀口节流方程 (8-1)式中通过主阀的流量；主阀流量系数；主阀过流面积 主阀芯受力平衡方程式主阀芯轴线方向所受的作用力包括弹簧力、重力、静摩擦力（包括液压卡紧阻力）、主阀芯上下侧压力的作用力和阀口溢流流动产生的液动力的才、轴向分力等。其中液动力只考虑稳态液动力，不考虑瞬态液动力，因为在静态下不存在瞬态液动力。主阀芯受到上述诸力后的平衡方程为： (8-2)式中是主阀弹簧力；G是主阀芯重力； 是液压卡紧阻力；是主阀芯上侧压力的作用力；是阀口溢流流动产生的稳态液动力的轴向分力；是主阀芯下侧的压力。 节流孔流量方

44、程当截流孔中流动为层流时，流过节流孔的流量与节流孔前后压差（）成正比；当节流口中的流动为紊流时，流量与成比例。实际上节流孔中的流动多处于从流层到紊流的过渡状态，所以与成比例。可按下述经验公式计算，式中的单位必须是米、公斤、秒制。 (8-3)式中 通过节流孔的流量； 节流孔截面积； 油的运动粘度； 油的重度。 导阀阀口节流方程式由式(4-39)得： （8-4）式中 -通过导阀得流量； -导阀流量系数； -导阀节流面积； 式中 导阀得开度。将看成近似等于零，则： 导阀芯受力平衡方程导阀芯轴线方向所受得作用力有弹簧力、液动力、导阀前腔C中压力得作用力等。受力平衡方程为： （8-5）式中 -导阀座孔径

45、处的截面积 导阀弹簧刚度；导阀弹簧预压缩量；导阀芯所受的液动力。液动力的求法与相似，得：式中的流量系数、是难以精确确定的。严格的说，在阀的不同工作情况下，流量系数又不同的数值。通常将流量系数看成常数，带来的误差并不大，却可以大大地减化计算。主阀与导阀的阀口处的流量系数可分别取为：2）启闭特性定义：溢流阀从开启到闭合全过程的被控压力p与通过溢流阀的溢流量q之间的关系。 一般用溢流阀处于额定流量、额定压力Ps时，开始溢流的开启压力Pk和停止溢流的闭合压力P分别与Ps的百分比来表示。开启压力比： =(Pk/Ps)100% 闭合压力比： =( P/Ps)100% 两者越大及越接近,溢流阀的启闭特性越好

46、。一般规定：开启压力比应不小于90%，闭合压力比应不小于85%，其静态特性较好。3) 压力调节范围定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降最大和最小调定压力差值。4) 卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。5) 最大允许流量和最小稳定流量：溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声。静态特性计算的目的，一方面是根据对静态特性设计要求，求出主阀弹簧和导阀弹簧的刚度和预压缩量，作为进行弹簧设计的依据；另一方面是校核上面所确定的主要结构尺寸，看能否满足对静态特性的要求,并进行必要的调整与复算，直到特性满足要求为止。8

47、.2.2 动态特性1）压力超调量：最大峰值压力与调定压力的差值。2）响应时间：指从起始稳定压力与最终稳态压力之差的10%上升到90%的时间。(即图3-4中A、B两点的间的时间间隔)3）过渡过程时间：指从调定压力到最终稳态压力的时间。(即图3-4中B点到C点间的时间间隔)4）升压时间：指溢流阀自卸荷压力上升至稳定调定压力所需时间。（即图3-5的t1）5）卸荷时间：指卸荷信号发出后由稳态压力状态到卸荷压力状态所需的时间。(即图3-5中的t2)图8-1流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性Fig. 8-1 Step changes in the flow of imports of the pres

48、sure relief valve response characteristics图8-2溢流阀升压与卸荷特性Fig. 8-2 boost relief valve and unloading Features8.3 溢流阀的设计要求一般提出以下设计要求：1)调定压力=27.6MPa2)额定流量=38L/min3)调压范围=0.38 MPa27.6MPa4)调成最高调成压力时，导阀的开启压0.955)调成最高调成压力时，主阀的开启压力0.95；此时的溢流量6)调成最高调成压力时，主阀的闭合压力；此时的溢流量7)卸荷压力=0.4 Mpa8.4溢流阀主要的结构尺寸的初步确定1）进油口尺寸进油口尺

49、寸按照额定流量和允许油液流速来决定： d = （8-6）式中V 进出油口直径d处油液流速，一般取6m/s;额定流量将已知量代入（4-21）可得：d=28.4mm2）主阀座孔径 =d（0.34） （mm） （8-7）取 =d 0.4 =28 mm3）主阀芯直径的确定对阀的性能，尤其对启闭性能很重要。它直接影响主阀芯上下侧面积比的大小。根据结构设计中的分析和国内外的经验，一般取=0.950.98（为主阀芯上侧面积，为主阀座孔径处面积 ）。对公称流量小的溢流阀选取较大的比值，这是因为公称流量小的溢流阀比较难于达到开启性能的要求，选取较大的比值是为了改善开启性能，使之满足开启性能。故选取=0.98.

50、主阀座孔径处面积，=6.1544 =28=28.3mm主阀芯上侧面积，=6.2870 4）主阀芯与阀套的配合长度L L=(0.11.5) =0.3928.3=11.1 mm （8-8）5）阻尼孔直径、长度 cm （8-9） cm （8-10）阻尼孔的尺寸和对溢流阀性能有重要影响。如果阻尼孔太大或太短，则节流作用不够，将使阀的启闭特性变差，而且工作中会出现较大的压力振摆；反之，如果节流孔太小或太长，会造成加工困难，易受油污阻塞，阀的工作不稳定，压力超调量液会加大。按上式取和时，对额定流量小的阀选较小的值。要求通过节流孔的流量小于或等于额定流量的1时所造成的压降足以使主阀开始打开。因此，要通过静态

51、特性计算对选定的和进行适当的调整。故选取 =0.8 mm=19=190.8=15.7 mm6）主阀芯半锥角，主阀座半锥角按经验取： =,主阀座阀口处锥角与其相等，故=这样选取能使主阀芯与主阀座近似为线接触，既保证密封可靠，又便于加工。7）主阀芯与阀盖的间距S为了使公称流量通过主阀阀口时，造成的压力损失不大于设计要求所规定的卸荷压力值，应使S 是卸荷工况时主阀开口量，也是主阀的最大开度（最大位移），的大小见静态特性计算。8）导阀芯的半锥角及导阀座半锥角 导阀过流面积个导阀芯与导阀座的接触应力的大小与值有关，值小，过流面积和接触应力大，反之就小。过流面积的大小涉及导阀使用寿命的长短，所以值应根据性

52、能要求和使用寿命来确定。一般按经验取 ： 20=9）导阀座孔的孔径按经验取： =(2 5 ) （8-11）=50.8 =4 mm取得大则导阀弹簧要硬，使尺寸加大；取得太小又影响阀的稳定性能。对于，在实践中发现，取大了易使阀发生尖叫和振动。一般取=1.6 mm10）导阀弹簧的装配长度 = （8-12） 式中弹簧的自由长度；导阀弹簧的预压缩量.11）主阀弹簧的装配长度 = （8-13） 式中主阀弹簧的自由长度；主阀弹簧的预压缩量,的数值要在弹簧设计后才能确定.8.5 静态特性计算1)在最高调定压力下的主阀芯的额定开口量 = （8-14）=2.27 mm式中 油液重度（=g，为油液密度，=850kg

53、/ ）2)卸荷时主阀芯的开口量 = （8-15）=18.873 mm3)系统压力为开启压力 时导阀前油腔的压力 = （8-16） = =25.06 M式中主阀开启压力，根据设计要求规定0.95， 0.95 故取=0.95=0.9527.6=26.22 M。油液运动粘度，查表得=2 阻尼孔面积，= =50.24 4)液压卡紧阻力 =0.27 （8-17）= =51.011 N 式中-摩擦系数，f=0.040.08 ，取f=0.06； 液压卡紧系数，按相关表取为0.4；5)主阀弹簧刚度与预压缩量= （8-18） = =330.602 N利用经验公式=(15 ) 取=1.5=1.518.873=28

54、.31mm所以 =330.602/=330.602/28.31=11.678N/mm=11.678KN/m6)系统压力为开启压力时导阀的开口量= （8-19） = =7.88mm7)导阀弹簧刚度和预压缩量为了尽量减少导阀开口量对系统压力的影响，规定100故可取 =3000=3000 7.88=23.64 mm由导阀受力平衡公式有： （+）= （8-20）式中=0.1256将相关数据代入即可得到=314.58N所以有：=13.307N/mm=13.307KN/m8)最高调定压力时主阀闭合压力按经验公式计算：=（0.95-0.98）=0.96 26.22=25.171 M （8-21）9 系统其他元件主要参数的确定9.1其它阀的选型系统其他阀部分选取标准件，具体选取按照下表：表9-1其它阀选取表Table 9-1 Other valve selection table名称型号确定通径mm额定流量额定压力最高压力开启压力重量Kg备注单向阀C2G-805104031.50.0351.5液控单向阀A-H-10L1040320.04顺序阀DZ6DP631.5节流阀MG10105031.50.05手动换向阀4WMM66