浅谈飞机液压系统低压告警的原因及对策.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u m a t i c s＆ S e a l s ／ No ．0 6 ． 2 01 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 1 7 浅谈飞机液压系统低压告警的原因及对策 蔡增杰， 李 岩 ， 朱武峰 海军航空工程学院 青岛校 区， 山东 青 岛2 6 6 0 4 1 摘要 该文探讨 了飞机液压系统低压的原 因， 提出了设计和使用维修两方面的对策 ， 对飞机液压系统的设计和使用维护具有参考 意义 。 关键词 飞机 ； 液压系统； 功率 ； 压力 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 6 0 0 4 7 0 3 Br i e f Di s c u s s i o n o n t he Ca us e a n d S o l u t i o n o f Lo w Pr e s s u r e Al a r m i n t h e Hy d r a ul i c S ys t e m o f Ai r c r a f t C A I Z e n g -j i e L I Y a h ， Z HU W u - f e n g Na v a l Ae r o n a u t i c a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ， Qi n g d a o B r a n c h ， Qi n g d a o 2 6 6 0 4 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r d i s c u s s e s t h e c a u s e o f l o w p r e s s u r e t o t h e h y d r a u l i c s y s t e m o n the a i r c r a ft， a n d p u t s f o r wa r d the s o l u t i o n o n t h e r e s p e c t o f d e s i g n i n g a n d ma i n t e n a n c e ． Th e p a p e r ma y b e h e l p f u l t o d e s i gn a n d ma i n t a i n t h e a i r c r a ft h y dra u l i c s y s t e m． Ke y wo r d s a i r c r a ft； h y d r a u l i c s y s t e m ； p o we r ； p r e s s u r e 0 引言 飞机 液压系统是飞机重要 的机 电系统 ， 用 以实现 飞机起 落架 、 襟 翼 、 减速板 等收放 传动工作 和水平 尾 翼 、 副翼 、 方向舵 等舵 面的伺服控制工作 。通常 ， 飞机 液压 系统 由两个独立 的液压系统 主系统和助力 系统 和一个应急液压系统组成 。助力系统主要负责舵面伺 服控制工作 ， 而主系统 同时负责收放传 动工作 和舵 面 伺服控制工作 ， 当主 、 助液压系统失效时转为应急系 统 。主 、 助液压系统使用柱塞式变量泵 ， 应急液压系统 使用电动定量泵 。液压 系统压力和流量是系统最基本 的性能指标 ， 直接影 响着 飞机 的操纵性 和安全性 。因 此 ， 一般设有压力指示器 、 低压告警灯光信号 、 语音 告 警等。 飞机在 实际使用过程 中 ， 由于一些 因素 的变化 和 影响， 有时会 出项低压告警 低压告警分为两种情况 正常情况下 ， 通常出现在起降和机动飞行时 ， 液压 系统处于复合工作状态 ， 即几个舵面同时操纵 ， 或者几 个收放传动部分同时工作 ， 或者既有操纵又有收放 等。在这种情况下由于执行机构流量需求大。 而液压泵 不能够及时调整到最大供油状态， 容易出现液压系统 瞬时压力低的现象， 表现为低压告警灯闪亮 ， 但持续时 间很 短 ， 压力即可恢复正常。这是 因为 ， 在飞机液压系 统的最大功率设计 中 ， 有 的机 型受 到各 种状 态下液压 系统 的流量需求 与控 制飞机重量的约束 ， 只能选 用某 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 1 0 作者简介 蔡增杰 1 9 6 8 一 ， 男， 山东威海人， 副教授 ， 硕士研究生 ， 现从 事飞机液压系统可靠性研究。 种型号的液压泵 ， 流量裕量不足。 故障情况下， 则有时在飞行过程中会出现低压告 警灯闪亮 ， 压力降低较多 ， 且不能恢复正常值 ， 影响收 放或者操纵工作 ， 即为故 障状态 。 1故障原因分析 飞机 主 、 助 两个 系统 均 由限压式 变 量柱 塞泵 供 油 。限压式变量轴向柱塞泵能够根据系统工作部分执 行机构的流量需求调整供油量， 从而限制系统最大工 作压 力 ， 当液压泵 的调节装置或 系统发生故 障使 系统 压力升高时， 系统安全活门打开降压， 使系统的压力不 超过规定值。 低压故障虽是压力降低所致 ， 但是故障的原因多 种多样。 1 ． 1液压泵故障 1 磨损 磨损加剧 了液压泵 内部泄漏 ， 是造成其输 出流量 下降的主要原因。在一定污染度下工作的液压泵， 其 输 出流量是逐渐衰降的， 其流量 9衰降方程为 QQ 。 e 式中 n 油液中有磨损作用的污染物浓度 ； O t 污染物污染磨损 系数 ； t 时间； p 。 初始流量 。 可见 随着液压泵的使用， 输出流量 p 是不断下降 的 。当油 液 污染度 增加 时 ， 液压 泵 的流量 衰 降会加 快 。特别是接近寿命末期的液压泵 ， 会下 降更快 。因 4 7 液 压 气 动 与 密 J ／2O l S年 第 06期 此有 可能在单个系统工作时能够满足流量需 求 ， 而在 复合状态下则会出现供油量不足 ， 导致瞬时压力过低。 2 卡滞 变量泵流量调节机构由滑 阀式分油活门和伺服活 塞组成 。滑阀式分 油活门感受液压泵 出口压力 ， 伺服 活塞作为执行机构 改变柱塞运动行程 ， 从 而改 变供油 量 。一般液压泵在 流量调节机构人 口都设有过滤器 ， 防止 固体颗粒污染 物进人 ， 引起调节失灵 。但仍然不 能完全避免。例如 ， 在过滤器滤网破损的情况下 ， 较大 尺寸的 固体颗粒进 入调节部分造成卡滞 ， 这样会造成 在液压系统完成某些工作需要大流量时 ， 液压泵不 能 够调大供油量 ， 从而造成低压 。 3 过热 过高的温度使液压油的粘度降低， 易于泄流， 润滑 作用变差， 加剧磨损； 使内部密封装置性能变差； 还有 的泵由于柱塞 、 转子 、 分油盘等材料的热膨胀系数不同 而使配合间隙增大， 这些都会加大泄流损失 ， 降低供油 量 ， 使泵的供油压力 降低。而且泄流会使 系统温升 ， 温 升又会加重泄流 ， 加速泵 的性能退化 。 引起温度过高的因素无外乎热量产生和消散两个 因素 。飞机液压系统散热通常采用燃油一 液压油散热 器， 利用燃油流动给液压油散热， 此种散热器一般设有 旁通活门， 当燃油不流经散热器而从旁通活门流动时， 散热效率大降 ； 还有另一种情况 曾经多次发生 ， 是液压 泵 自身循环散热回路上的过滤器堵塞 ， 但其旁通活门 开启 的压力大于液压泵 内部的安 全活门开启 的压力 ， 使散热回油通过安全活门又回到液压泵吸油 口， 使得 液压泵的散热效果变差， 温度升高， 供油量减少 ， 甚至 烧泵。 1 - 2 安全阀故障 飞机液压系统中的安全 阀 ， 作为一种过压保护装 置 ， 在系统压力正常时起作用仅相 当于一根导管 的作 用 ， 只有在变量泵调节功能失效 时才沟通 回油路 。一 般采用的是先导式溢流阀， 从其结构原理看， 先导阀感 受压力 ， 主阀调节溢流量 ， 因此主阀恢复弹簧刚度很 小 ， 很容易被 固体颗粒污染物卡滞 ， 一旦卡滞 ， 就会使 系统压力下降。 1 ． 3 管路、 附件外部泄漏故障 泄漏包括内漏和外漏， 理论上外漏可发生于整个 管路的每一个附件 。产生泄漏 的元件主要是液压泵 、 导管、 接头、 各种控制阀、 各种作动器。从使用中发生 的故障情况看， 导管破裂和接头松动造成的外漏， 泄流 量大 ， 压力 降低较快 ； 其他附件外漏泄 流量小 ， 压力降 低较慢。 4 8 1 ． 4 增压不 良 在高空飞行时 ， 液压油箱增压压力低 ， 会造成 吸油 不畅和气穴。采用 自 供增压油箱的系统 ， 由于增压压 力来源于液压泵的 出口压 力 ， 单纯 的增压压力低较少 见 。但采用外来空气增压 的系统会 因为供气 、 压力控 制等元件及管路的故障而使得增压压力低。例如 ， 用 于控制增压压力 的控制阀因为其 内部的弹簧疲乏而使 增压压力降低。 1 ． 5 空气 、 水污染 在飞机液压系统中 ， 当油液内含有大量气体时 ， 会 使液体变成液气混合体 ， 造成容积弹性系数大大降低 ， 会使液压泵产生气穴现象。因为液压泵的吸油口往往 是 系统压力最低 的部位 ， 易使空气离散 。液压泵产生 气穴现象时， 供油量显著减小 ， 甚至会使供油中断。严 重 时引起液压泵 出口压力急剧变化 而产 生振动 ， 使 出 口导管接头松动 、 导管破裂 。 飞机液压系统受到水污染后 ， 可促使液压油品质 劣化 ， 加速液压泵磨损 ， 腐蚀附件 内部 ， 增加颗粒污染 ， 导致附件卡滞 。 2 对策 针对使用中出现的低压告警故障的原因， 可以采 取对策主要是减少流量需求 、 控制油液污染 、 控制系统 温升 。具体如下 2 ． 1采用差动液压缸 。 降低流量需求 液压缸差动连接 ， 压力油 同时供给无杆腔 和有杆 腔 ， 由于无杆腔 的作用面积大 ， 所 以作用力较大 ， 活塞 向有杆腔运动 ， 同时有杆腔排出的油液又进人无杆腔 ， 提高了流量利用率 ， 相当于减少了对供压系统的流量 需求。但 由于其输出力减少 ， 因此其应用受到一定限 制 ， 只能用 于负载较小 的场合 。不过飞机在放下起落 架时， 由于起落架其 自身重力和空气阻力起到了有利 于放下的作用， 使得放下起落架时液压缸所需克服的 负载较小， 因此可在该场合下利用液压缸的差动连接 ， 而在收上起落架时利用常规连接。这通过一个两位四 通 电磁换向阀就可以实现。 2 ． 2 多功能白供增压油箱， 既能减少油液污染机会， 又 能提供最低油量告警 自供增压油箱采用密闭压力加油， 利用油泵出口压 力增压， 可以避免敞开加油和空气增压带来的污染； 使用 此种油箱还能够利用液体和气体具有不同弹性系数的 性质， 在系统增压过程 中， 通过安装于油箱 的油量标尺移 动 的范围， 检查加油量和油液内是否含有气体 ， 若有 ， 则 可通过油箱或管路上的放气活门排出气体； 在 自 供增压 Hv d r a u l i c s P n e u m a t i c s＆ S e a l s ／ No ．0 6 20 1 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 1 8 悬臂式堆料机俯仰故障处理 李建光 神华黄骅港务有 限责任公司 ， 河北 沧州0 6 1 1 1 3 摘 要 由于堆料机的俯仰 由大臂和油缸组成 ， 发生故障， 油缸在堆料机臂架的重力作用下突然收缩 ， 将会发生机毁人亡的事故 ， 因此 堆料机的俯仰有着至关重要的作用。而堆料机俯仰由液压系统驱动 ， 控制元件较多， 控制较为复杂， 国内对堆料机俯仰系统的研究较 少 ， 该文正是对堆料机液压系统做了充分的研究 ， 也积累了堆料机俯仰故障处理的多种经验， 在此与工程技术人员分享 ， 使得新从事 该工作的技术人员缩短掌握堆料机俯仰系统原理和处理问题能力的时间。 关键词 堆料机； 俯仰； 故障处理 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章 编号 l 0 O 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 6 0 0 4 9 0 5 Lu f n g Fa u l t 1 1 r e a t me n t o f Ca n t i l e v e r S t a c ke r LIJi an - gu an g S h e n h u a Hu a n g h u a P o r t S e r v i c e C o ． ， L t d ． ， C a n g z h o u 0 6 1 1 1 3 ， C h i n a Abs t r a c t Be c a u s e t h e l u ffi n g me c h a n i s m o f t h e s t a c k e r i s c o mp o s e d o f t h e b o o m a n d t h e o i l c y l i n d e r s ， t h e c y l i n d e r s c a n r e t r a c t i o n u n d e r t he ac t i o n of gr a vi t y o nc e wi t h t he l uffi ng o ut o f c o ntro1 ． The r e f or e t he l uffi ng of s t a c ke r ha s a vi t a l r ol e． Be c a us e t he l uffi ng of t he s t a c k e r i s d r i v e n b y t h e h y d r a u l i c s y s t e m ， h o s e e l e me n t s a r e mo r e a n d c o mp l e x ， d o me s t i c s t u d y o f l u ffi n g s y s t e m o f s t a c k e r i s r e l a t i v e l y r a r e ． S o t h i s p a p e r h a v e a d e q u a t e l y s t u d i e d t h e l u ffi n g s y s t e m o f s t a c k e r , a l s o a c c u mu l a t e d a v a r i e ty o f e x p e r i e n c e o f l u ffin g f a u l t t r e a t me n t o f the s tac k e r i n o r d e r t o s h a r e t h e m wi t h e n g i n e e r s a n d t e c h n i c i a n s ． T h e n e w t e c hn i c i a n s e n g a g e d i n t h e wo r k c a n s h o r t the t i me t o ma s t e r t h e s t a c k e r l u ff- i n g s y s t e m p r i n c i p l e a n d d e a l wi t h t h e p r o b l e m． Ke y wo r ds s tac k e r ； l u ffi n g ； f a u l t t r e a t me n t O 引言 黄骅港二期堆料机设计得较为成功， 其设计遵循 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 2 3 作 者简介 李建 光 1 9 8 3 一 ， 男 ， 河 北沧 州人 ， T程师 ， 学士 ， 主要从 事有 限元分析 工作 。 简单多重合度原则， 如行走机构、 回转机构都采用多部 台车结构， 建构简单 、 结实， 故障率很低， 即使某个台车 发生故 障， 也不会对整体性能造成影响 ， 堆料机可 以照 常作业。唯独堆料机的俯仰机构采用 2 个伸缩油缸支 撑、 驱动， 理论上， 如果其中一个油缸发生断裂， 另一个 油箱最低油位安装微动电门还可以将信号送人座舱。 2 ． 3提高散热效果。 监控油液温度 在液压泵 自循环回路中增加燃油一 液压油散热装 置 ， 可有效降低液压泵温度 ， 增加油温传感器 ， 将温度 信号送人座舱。 2 ． 4 增加过滤器压 降。 预告滤芯堵塞情况 飞机液压系统中所安装的过滤器一般都设有旁通 活 门， 同时设有污染指示器 ， 但没有将污染指示信号送 人座舱。控制过滤器堵塞的措施主要是每隔一定时间 清洗 滤芯 ， 或者 当污染指示器弹 出时进行清洗 。污染 指示器弹出表 明污染 已经超标 ， 但不能指示何时超 标。若将过滤器压降以电信号形式送入座舱来指示污 染程度 ， 即可实现对过滤器的视情维修 ， 这一点对于液 压泵散热回油路上的过滤器更为重要。 2 ． 5 实施污染监控 ， 实现一体化净化 液压系统 的故障大都与油液污染有关。油液污染 所 造成的后果 是连锁 的、 恶性循 环的。因此必须对 污 染实施连续不断的监控， 对固体颗粒污染 、 水污染 、 空 气污染实施一体化净化 ， 国外先进军用飞机已经实现 了在线的污染监控和一体化净化。 2 ． 6 加强密封性检查 。 特别重视薄弱环节 加强系统密封性检查 ， 是避免低压的重要方面 ， 特 别是橡胶和塑料软管及接头 ， 由于其具有随 E t 历老化 及受工作应力疲劳的综合作用 ， 容易出现漏油， 因此除 按其寿命指标到期更换外， 还应经常检查其外部损伤、 老化情况 ， 清除隐患。 参考文献 [ 1 】 沈燕 良． 飞机系统原理[ M】 ． 北京 国防工业出版社， 2 0 0 7 ． 【 2 】 王永熙． 飞机设计手册， 第 1 2 册， 飞行控制系统和液压系统 设计【 M】 ． 北京 航 空工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 3 】 夏志新． 液压系统污染控制【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 2 ． 4 9