飞机液压系统污染的分析与控制.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 4年 第 0 5期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 1 8 飞机液压 系统污染的分析与控制 邱建 军 中航通用飞机有限责任公司 广东 珠海5 1 9 0 4 0 摘 要 该文通过对 1 5 I 机液压 系统中液压污染 的危害及液 压污染来源 的分析 ， 提 m液压 系统 污染 控制的一些措施 ， 为飞机液 压系统 污 染 度 控 制 提 供 参 考 。 关键词 飞机 液压 系统 ； 污染分析 ； 污染控制 中图分类号 T H1 3 7 ； V 2 3 3 ． 9 1 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 5 0 0 5 4 0 3 An a l y s i s a n d Co n t r o l o f Ai r c r a f t Hy d r a u l i c S y s t e m Co n t a mi n a t i on Q I U J i a a ffu n C h i n a A v i a t i o n I n d u s t r y G e n e r a l A i r c r a f t C o ． ， L t d ． ，Z h u h a i 5 1 9 0 4 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e t h r o u g h t o t h e h a r m o f a i r c r a f t h y d r a u l i c s y s t e m Co n t a mi n a t i o n o f h y d r a u l i c a n d h y d r a u l i c C o n t a mi n a t i o n s o u r c e a n a l ys i s ， pu t s f o r wa r d s o me mea s ur e s o f Co nt a mi na t i o n c o nt r o l h yd r a ul i c s y s t e m． Ke y wo r ds a i r c r aft h y dr a u l i c s y s t e m ； c o n t a mi n a t i o n a n a l y s i s ； c o n t a mi n a t i o n co n t r o l O 引言 现代飞机液压 系统精 密附件 的数 量越来越多 ． 精 密程度越来越高 ． 其性能 、 可靠性和使用寿命受工作介 质污染度的影响程度越来越大 根据 国内外统计资料 ． 液 压系统 的污染物 引起 的故 障 占液压 系统 总故 障的 7 0 ％左右。污染控制已成为必不可少的维修工作之一 。 液压 系统 污染 控制作 为液压技术 领域 的一个新 的分 支 ．是 近 三十 年 才发 展 起来 的 目前 在世 界 范 围 内 已较 全 面系 统地 得 到研 究 应 用 本 文 就 飞机 液 压 系统 污 染 的类型 、 飞机液压系统污染 的危害 、 飞机液压污染来源 以及 飞 机 液压 系统 污 染 度控 制 等 几个 问题 进行 思 考 与 探索 。 1 液压污染 的定义及类 型 液压 污染 所谓 的液压污染是指液压油中不希望 有的并对液压系统有危害作用 的物质 ．主要有固体颗 粒 如金属粉末 、 砂粒 、 胶质物等 、 水 、 气体 、 化学物质 、 微生物等 液 压污染按 照污染物来 源可 分为外界 侵入 污染 不恰 当的安装 、 维修 、 清洗使固体颗粒密 、 封碎片进入 系统 空 气 中灰 尘 从 密 封不 严 的 油箱 进 入 系统 未经 精 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 9 1 0 作者简介 邱 建军 1 9 8 6 一 ， 男 ， 江西鹰潭人 ， 助 理工程师 ， 学 士 ， 现从事 飞 机液 压系统设计 54 密 过滤 的油 液 加 入 系统 和 内部 自生 污染 泵 、 阀 、 作 动 筒等组件正常磨 损产生的金属 颗粒或密封磨损颗粒 油 液劣 化 。 2 液压污染的危害 液压系统污染的危害有三种基本形式 其一 ． 工作 不稳定。这类故障特征是表现暂时的失效 ， 是随机的 ， 故障出现后能 自动消失 ． 系统恢复正常 ． 后期往往无法 故障再现 ， 如起落架某次收放时间超时 。其二 ， 性 能恶 化 其特征是附件 内部机件工作表面或棱边受到油液 中大量污染物颗粒的磨损和划伤 ．使其工作性能逐渐 变坏到完全丧失 ， 如起落架活塞杆磨损 见图 1 。 其三 ， 完全失效或损坏。其特征多是突发性和灾难性的 ． 如某 些关键控制元件的滑阀机构 ．若被一些较大而硬 的污 染物卡死 ， 使相应的控制系统失灵或者完全失控 ． 造成 严重后果 ， 如起 落架控制 阀堵塞 。 导致起落架放不下 。 其 中对液压系统污染影响最大的是 固体颗粒污染 、 水 分和空气。其对应产生 的危害如下所述 图 1 作动筒划痕示意图 Hv dr au l i c s Pne u ma t i c s S e a l s ／ No ． 05． 2 01 4 1 同体 颗粒 液压系统 中存 在不溶于液压油的有害杂质 ．统称 之为颗粒污染。其危害主要有以下几点①加速元件的 磨损， 老化； ②堵塞导致控制失灵， 引起故障， 设备可靠 性降低。典型的颗粒污染见图 2 。 图 2颗 粒 污 染 不 意 图 2 水分 飞机液压系统常会有不 同程度的水污染 ．其主要 危害有以下几点 ①引起液压附件金属锈蚀。②加速液 压油变质， ③低温结冰， 堵塞孑 L 穴。④破坏油膜强度 ， 降 低润 滑性 能 3 空气 空气比水更容易混入液压系统。其主要危害是 ① 使液压附件工作响应迟缓， 工作不稳定 ； ②降低了液压 油体积弹性模数， 使液压系统刚度减少； ③增加液压系 统功率消耗 ； ④导致液压油液发生气蚀； ⑤使系统压力 不稳， 压力上升缓慢， 甚至丧失压力； ⑥使液压油氧化 变质 ， 增加酸值和降低粘度 。 总之 ． 液压系统污染造成的影 响是多方面的 ． 危害 是严重的。特别是对性能 日益提高 、 功能 日趋复杂的现 代飞机 ． 其液压油清洁度要求也越来越高 ． 因而加强液 压 系统 污染 的控 制也 就成 了 十分 突出 的重要 问题 3 液压 污染来 源分析 根据分析 ．液压系统污染影响最大 的固体颗粒污 染 、 水分和空气的来源如下 1 固体 颗粒 飞机液压系统 中固体颗粒 的来源主要有 ①元件 或装置的原有污染物； ②油箱通气， 活塞杆密封等进入 的污染物 ； ③系统维修 、 拆装 、 更换元件带来 的污染 ； ④ 系统运作磨损带来的污染 2 水分 飞机液压系统中水分的来源主要有 ①液压作动 筒活塞杆密封处带人的水分 ②温度降低， 溶解在油液 中的水分析出， 变成游离水； ③从空气滤吸入的潮湿空 气 ， 冷凝后在油箱内壁出现 ； ④加油过程不当， 导致混 入水 分 3 空气 飞机液压系统中空气的来源主要有 ①系统安装 过程中排空气不尽 ， 残留空气； ②加油过程中， 新加油 液带来的空气； ③系统中存在轻微泄漏 ． 从泄漏口混进 的空气； ④由于温度变化， 溶解在油液中的空气分离 4 液压 污染 控制措施 液 压 系统可 以采 取 以下 措施 控 制液 压污 染 1 在液压油箱上增加 自动放气活门 ． 自动放气活 门示意图见 图 3 ， 当油箱加压时 ． 系统中聚集 的空气或 者其他气体通过进 口进人阀体 ，气体通过活塞和阀体 外壳问的空隙流至出 口． 排放到大气环境 中 图 3 自动 放 气 活 门 示 意 图 2 在安装飞机液压系统时， 通过清洗等措施保证 安装到系统 中的液压附件以及安装 过程 中所使用的工 具 的干净 整 洁 ．加 入 系 统 的油 液必 须 符 合 规定 的污染 度要求 3 日常维修的过程 中的工作规范化 。 并且拆装维 护所用 的工具 、 软管 、 导管 、 接头等其 他装置都要保持 清洁 ， 所有的维修过程都要采取有效 的污染控制措施 4 地 面保障设备安装规定保养 ， 避免因地面设备 的污染而造成飞机液压系统 的污染 5 对污染严重的系统清洗合格后 ， 加强控制。 5 结论 通过上述分析可以得出以下结论 1 在液压系统油箱上增加 自动放气活门 ， 可 以有 效减少液压油 中的空气 ．降低空气污染给液压 系统带 来 的危害 2 规范液压系统加油 、 清洗操作 ， 可以有效降低 下 转 第 4 9页 55 Hwt r a ul i s I ’ l l e t l l l l a | i c s＆ S e a l s ／ No． 0 5． 2 0 l 4 人J 】 f I 的想 法 存 大腑 『 f 1 } J I 现 r． 通 过 修 改 P MC控 制 程 序 r } 1 处理这 个 难题 、 图 1 监 控 采 集 的 液 压 系 统 的 动作 曲线 3 液压控制 系统T作过程 奉机床 的液 系统的可变数据是存 F A N U C程序 巾计钎 ， 然后通过 R S 一 2 3 2传输到哈雷放 大 巾 ， 而其 动 作是 P M C L f 】 触 发 的 机 床通 电 后 ． 通 过 P MC首 先 开J 川1 ．此时哈霄卡连接的位置传感检查到数值没 r 基准 的 任 意值 ． 类似 丁伺 服 电 机 的增 量 编码 器 一样 ． 需要进行寻找参 号点确定基准 油泵准备好后触发哈 甫控制 k的 S T A R F 2信 号使哈雷卡进行 H O ME操作 ． 等待 H O ME动 作 完 成后 ．锤 头 停 在 液 压 缸 的 顶部 O ～ 2 n之 问 ．此 位 置 即 为 液 缸 参 考 点 ．然 后 再 触 发 U D S E I 信 使锤 头寻找换模点 P O S I 位置 通常设 为 2 m m ， 此时 。 液 系统就准备完成 了， 各轴执行寻找 参考 之 ． 机床就 『 1丁 以按程序T作了。 L ， 机床开始_』 J I I 丁板材之前要求锤头预先降低到预 点 P O S 2 位 置 ， 此位 置根 据 板 材 的 厚 度 在 N C子 程 序 巾计 算后 传输 给 H S 3控制 卡 。 在 P MC中置位 U D S E L 信号使锤头完成预压动作 当锤 头到 达预 点 P O S 2 位 置 时 ， 随着 F A N U C系 统发 } I { 的冲压指令触发哈雷卡的 S T A R T 1 信号 ．哈雷 放大‘ 就驱 动液 缸进行冲压动作了 ．直到一个循环 完成 ． 如 图2所 示 4 完善 P MC程序排 除故 障 由丁外 部 1 扰 ． 传感 器 检 测 到 的位 置产 生 混乱 ． 也 就使哈雷卡 H S 3发出错误的报警 完善机床 P MC控制 I _AR RI iAI Y NI ’ OS I I 0 l 图 2 PMC 处 理 示 意 图 程序 ．利用哈雷 } I I 错信 号 ‘ 依 次触发 H OME指令 以及 U D S E I 指令 ．当作是“机油泵扁动后对哈甫 k的操作 一 样 ，每次 出现哈霄卡错误 时的处理等 h 4 丁开机时的 液 压初 始化 ． 当 } { J 现 哈雷错 误报警 时 ． 兀 沦液爪锤 头 停 在 换 模 点 P O S I 位 置还 是预 点 P O S 2 位 置 ， 那 么 最 新 HO ME之后 ． 仍然返 【 【 I l 到该位置 ， 这是 开机时液压 初 始化 动作 不 同之 处 完 善程 序后 现场 反 复测 试 ． 完薄 功 能 ， 跟 踪 j 监控 。 要 达 到 以下 的效 { 受 钊 外 部 } 扰 哈 雷 卡 H S 3发 出错 误 时 ．机 床所 有伺 服 轴 鄙处 _f暂 停 状 态 ． 此 时 液 压进 行 自恢 复功 能 ， L ， 自恢 复完 成 后 ， 机 床 自动继续运行． 保证加 I ． 的连续 ． 5 结束语 f { 从 完善P MC程 序 ．增 加 r液 控 制 自恢 复 功能 后 ． 本机床运行情况一直良好 ． 未曾洱f f j 现“ 1 0 8 0哈雷液 压放大卡Lq I 错” 报警 在排除机床故障时不能完全按部 就班 ． 当常规的方法行不通 时． 可换个角度思考 寻找另 外的解决方法 ． 故 障可能就会迎刃而解 ． 达到殊途 同归 的目的．．本故障的解决思路对 行有一定的借鉴作用 。 参 考 文 献 【 1 ] 廖友军， 余 金伟． 液 压传 动 气动技术【 M1 ． 北 京 北 京邮电大学 出版社， 2 0 1 2 ， 5 ． 1 2 】 夏J 人观． 数控机 床故障诊断与维修【 M】 ． 北 京 高等教 育 版礼， 2 0 0 2 ， 1 2 ． 【 3 ] 范十 娟， 杨超 ． 液压 系统 故障 诊断 方法综 述 ⋯． 机 床 与液压 ， 2 0 0 9 ， 5 4 5 4 7 ． 【 4 】 单润生． 数控转 塔冲床液 冲头商度 自动调帑技 术⋯． 锻 设 备 制造技术， 2 0 1 3 ， 1 5 2 5 4 ． 【 5 ] 张英芝． 数控冲床故障分析【 J 】 _ 机床与液 ， 2 0 0 4 ， 9 1 8 7 1 8 8 ． 上 接 第 5 5页 液压系统 的原始 弓 染 ， 保证系统初始阶段的清洁度 ； 2 0 0 8 ． 3 制定液压系统安装 、 维修 、 保养操作规范 ， 可 以 [ 2 1李艳军． 机液压传动与控制【 M 】 ． 北京 科学出版社， 2 0 0 9 ． 有效减少 F } 1 于人为因素给液压系统造成的污染 ，提供 [ 3 1 史记定． 液压系统故障诊断与维修技术【 M 】 北京 机械 业⋯ 液 压 系 统 薏 使 用 寿 命 ，减 【4】 萎 工 程 手 册 M 棚 械 T 出 版 社 ，。99 。 ． I “ , l z t 1 1 n 系 统 故 障 ， 提 高 飞 机 的 飞 行 安 全 。 压 的 蒿 荔 v【lJt, 机1．2械1／_ ， 9 ，’ ．7 2 o ． 参 考 文 献 『 6 1 候兰香． 液压系统中油液的污染及控制『 J ] ． 通化师范学院学 【 1 1 成 大 先． 机械 设计 手册 第 5卷[ M] ． 北 京 化 学工 业 出版 社 ， 报 ， 2 0 0 7 ， 2 8 4 6 7 ．