5組-飛機系統(tǒng)課程設(shè)計報告

1、-. z. / v .飛機系統(tǒng)課程設(shè)計20142015學(xué)年度第2學(xué)期飛機起落架收放實驗臺設(shè)計報告專業(yè)：飛行器制造工程班級：120146A組號：第五組組員：120146101 蔡東 120146121 邵冠豪 120146122 史佳針 120146123 蘇揚日期：2015年6月29日目錄1.設(shè)計任務(wù)和要求.32.實驗臺液壓回路設(shè)計.42.1液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計與參數(shù)初步估算.32.2系統(tǒng)主要參數(shù)確實定與估算.42.3防墜平安措施.113.起落架收放構(gòu)架設(shè)計.123.1確定執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù).123.2液壓缸設(shè)計.143.3確定密封裝置的型式和尺寸.173.4鎖機構(gòu)和作動筒.18 4.起落架實驗臺臺

2、架設(shè)計.195.實驗臺控制和指示系統(tǒng)設(shè)計.205.1起落架實驗臺控制系統(tǒng)方案.205.2操作臺操作界面設(shè)計.225.3實驗臺操作方法.235.4起落架實驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).246.總結(jié).267.小組分工.268.參考資料.271.設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計任務(wù)：設(shè)計以B737飛機主起落架為參考物的液壓起落架收放實驗臺，對起落架實現(xiàn)收放，同時對起落架的收放速度進展控制和收放壓力監(jiān)控的作用。設(shè)計要求：1.掌握B737飛機主起落架的根本構(gòu)造參數(shù)含尺寸、重量2.計算起落架收放系統(tǒng)參數(shù)含力矩、速度、運動學(xué)規(guī)律等3.根據(jù)起落架的參數(shù)確定實驗臺架的構(gòu)造參數(shù)4.根據(jù)參考資料設(shè)計液壓實驗臺含優(yōu)化設(shè)計5.根據(jù)參數(shù)對液壓實驗

3、臺元器件進展選件。設(shè)計內(nèi)容：1.參考B737飛機部件修理手冊CMM，掌握起落架的構(gòu)造尺寸、重量、收放做動筒連接位置；2.設(shè)計收放起落架所需力矩、收放的速度、運動軌跡等特征參數(shù)；根據(jù)起落架的構(gòu)造參數(shù)和收放系統(tǒng)的性能參數(shù)，設(shè)計收放系統(tǒng)實驗臺架的構(gòu)造參數(shù)；3.根據(jù)起落架收放原理設(shè)計液壓收放實驗臺，并對其進展必要的優(yōu)化，到達工程的要求；4.參考技術(shù)文件選擇必要的液壓元件含液壓泵站、收放做動筒、控制元件、壓力表、流量計等。2.實驗臺液壓回路設(shè)計2.1液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計與參數(shù)初步估算根據(jù)整個液壓系統(tǒng)所提出的要求,選擇適宜的工作回路與泵源回路組成液壓系統(tǒng)。工作局部要滿足各動作部件功能、可靠性能等方面的需要;

4、泵源局部應(yīng)滿足與工作局部協(xié)調(diào)一致。液壓系統(tǒng)工作局部工作時,系統(tǒng)泵源應(yīng)能立即提供所要求的功率;液壓系統(tǒng)停頓工作時候應(yīng)能自動轉(zhuǎn)入卸荷狀態(tài)。選擇好的原理方案，是設(shè)計出高質(zhì)量液壓系統(tǒng)的根底。下面原理是經(jīng)過幾個方案比擬，比擬實際實用的一種，本次設(shè)計就以本系統(tǒng)展開。方案原理圖如下：方案原理說明：如下圖為飛機起落架收放回路，液壓泵2從油箱1吸油，其排油經(jīng)過濾油器3、單向閥5供向三位四通電磁換向閥7，一小局部油液為蓄能器6充壓。假設(shè)液壓泵2出口壓力超過調(diào)定值，則平安活門4翻開，接通回油路卸壓。單向閥5防止蓄能器6的壓力油倒流。起落架放下過程如下:當(dāng)按下起落架放下按鈕，換向閥7右端的電磁鐵通電，將高壓油接通至放

5、下回路。高壓有首先進入開鎖液壓缸的無桿腔，推動活塞向左運動，使起落架的鉤鎖開鎖，開鎖后活塞將中間的油路翻開，高壓油便通過開鎖液壓缸8進入起落架收放液壓缸10的無桿腔，推動活塞放下起落架。同時，開鎖液壓缸的無桿腔8和起落架液壓缸有桿腔的油液，經(jīng)過換向閥7、回油總管流回到。單向節(jié)流閥11使起落架放下行程時形成較大的回油阻力，以減少起落架放下速度和撞擊。由于液壓鎖的閉鎖作用，溫度上升時油液無處膨脹，故設(shè)熱平安閥11，在超壓時經(jīng)它卸壓。按下起落架收起按鈕時，為起落架收起過程，與收起過程相反。2.2系統(tǒng)主要參數(shù)確實定與估算選擇系統(tǒng)所用液壓油系統(tǒng)液壓油選擇一般按飛機的總體要求確定,本次設(shè)計選取BMS3-1

6、1液壓油。2.2.2 選取系統(tǒng)工作壓力等級與系統(tǒng)工作溫度*圍1系統(tǒng)壓力確定：液壓系統(tǒng)工作壓力是系統(tǒng)的最根本參數(shù)之一，它對整個系統(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?，F(xiàn)研究主要著眼于尋求最輕液壓系統(tǒng)重量的所謂最正確壓力.最早的結(jié)論是28MPa后來又以選擇不同的壓力等級來設(shè)計液壓系統(tǒng),結(jié)果說明在現(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%所以認為系統(tǒng)的最正確壓力為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)本錢高,發(fā)熱量加大可靠性和壽命降低.

7、因此在選取壓力等級時不能一味追求高壓結(jié)合實際情況選取本設(shè)計選取28MPa,由于要設(shè)計起落架根據(jù)材料選取20.7MPa作為設(shè)計壓力。壓力選取具體參照下列圖：圖4-1壓力曲線圖2系統(tǒng)主參數(shù)給定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)應(yīng)滿足標準化與規(guī)*化的要求，在此進展系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計設(shè)定。泵的輸出壓力Pg=22MPa；主起落架液壓缸的輸入壓力為P1=20.7MPa；溢流閥工作壓力P=27MPa；液壓系統(tǒng)的工作溫度*圍：-55C70C；根據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)歷，取回油腔的壓力背壓為P2=0.8Mpa。3確定液壓泵的流量和選取其型號液壓泵的兩個主要參數(shù)為：額定壓力和實際流量。液壓泵的額定壓力就是液壓系統(tǒng)的工作壓力為：22Mpa；液壓泵應(yīng)提供

8、的流量和型號可按以下步驟確定。 a,計算液壓泵的實際流量起落架放下的活塞桿的速度為： eq oac(,1)式中L-活塞桿的最大工作行程 t-活塞桿伸出的時間即起落架放下的時間根據(jù)液壓缸有效工作面積及其活塞桿收放速度，可按照下式計算液壓缸所需的流量： eq oac(,2)式中：-液壓缸有效桿腔有效工作面積；-液壓缸要求的收放速度 eq oac(,3)另外，考慮到：液壓系統(tǒng)存在內(nèi)部泄露；帶動液壓泵的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時，液壓泵的流量下降；長期使用液壓泵使供油量下降；系統(tǒng)中有些控制閥直接回流。設(shè)定以上以上幾種泄露量之和為，并根據(jù)經(jīng)歷取值為：5.89L/min液壓泵實際流量為：在根據(jù)工作壓力去查相關(guān)手冊選

9、擇型號。選取液壓泵的型號為實現(xiàn)起落架收放速度調(diào)節(jié)，應(yīng)選取變量泵。根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，查 eq oac(,1)表2.185得型號為：*M-F900變量斜盤式軸向柱塞泵。根本參數(shù)：理論排量：900ml/r額定壓力：20/25Mpa理論輸出轉(zhuǎn)矩：100/125Nm最高轉(zhuǎn)速：2575r/min最低轉(zhuǎn)速：3220r/min額定功率：25kW液壓系統(tǒng)中其他元件的選擇1閥的選擇系統(tǒng)中各閥均選用標準件，查閱 eq oac(,1)中各表，具體選取如下：名稱型號確定通徑 mm額定流量 L/min額定壓力 Mpa最高壓力 Mpa開啟壓力 Mpa調(diào)壓*圍 Mpa溢流閥1YF-L(B)10H4104031.516-31.

10、5溢流閥2YF-L(B)10H4104031.516-31.5單向閥2D104031.50.045單向節(jié)流閥M10G(K)1.2105031.5電磁換向閥34B-H10B-T104031.52濾油器的選擇根據(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。不同安裝位置對濾油器及吸油管的要求:油箱吸入口濾油器把過濾元件直接安排在油箱內(nèi),這樣安排構(gòu)造簡單,但維護不便.其過濾精度一般為125um.在吸油管路上一般不裝濾油器,如果液壓泵要求在吸油管上安裝濾油器,應(yīng)保證濾油器的壓力降不阻礙液壓系統(tǒng)工作,濾油器內(nèi)應(yīng)裝有平

11、安活門.液壓泵出口濾油器與回油濾油器.液壓泵出口濾油器應(yīng)有足夠的強度,在選用濾油器時應(yīng)注意過濾元件的溫度要求,其過濾精度一般為.在滿足系統(tǒng)反壓的要求下可選用精度較高的回油濾油器.高精度附件入口處的濾油器.在通向助力器,舵機及各種精細附件的管路上均安置保護濾油器.濾油器中不允許加載平安閥,濾油器的過濾精度應(yīng)按附件要求選取.液壓泵循環(huán)管路濾油器.循環(huán)管路內(nèi)油液往往會帶有磁性的金屬雜質(zhì),在管路上安裝磁性濾油器.安裝在循環(huán)管路上的濾油器其助力不應(yīng)影響液壓泵正常工作。查 eq oac(,1)表5.16選擇粗濾油器為查 eq oac(,1)表5.20選擇精濾油器為3蓄能器的選擇蓄能器是把壓力油的壓力能儲存

12、在耐壓容器內(nèi)，需要時再將其釋放出來的一種裝置。它在液壓系統(tǒng)中的用途有：作輔助動力源在間歇工作或?qū)崿F(xiàn)周期性動作循環(huán)的液壓系統(tǒng)中，蓄能器可以把液壓泵輸出的多余壓力油儲存起來。當(dāng)系統(tǒng)需要時，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機功率消耗，降低液壓系統(tǒng)溫升。系統(tǒng)保壓或作緊急動力源對于執(zhí)行元件長時間不動作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補償泄漏，從而使壓力恒定。對*些系統(tǒng)要求當(dāng)泵發(fā)生故障或停電時，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動作時，需要有適當(dāng)容量的蓄能器作緊急動力源。吸收系統(tǒng)脈動，緩和液壓沖擊；蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時的沖擊，如液壓泵突然啟動或停頓，液壓閥突然關(guān)閉或開啟，液壓缸

13、突然運動或停頓；也能吸收液壓泵工作時的流量脈動所引起的壓力脈動，相當(dāng)于油路中的平滑濾波在泵的出口處并聯(lián)一個反響靈敏而慣性小的蓄能器。查 eq oac(,1)表5.2選擇蓄能器N*QA-1.6/31.5-L2.3防墜平安措施在液壓舉升系統(tǒng)中，為防止意外情況發(fā)生時由于負載自重而超速下落，常設(shè)置一種當(dāng)管路中流量超過一定值時自動切斷油路的平安保護閥，即限速切斷閥。圖所示為一錐閥式限速切斷閥。圖中錐閥2上有固定節(jié)流孔，其數(shù)量及孔徑由所需的流量確定。錐閥在彈簧3的作用下由擋圈4限位，錐閥口開至最大。當(dāng)流量增大，固定節(jié)流孔兩端壓差作用在錐閥上的力超過彈簧預(yù)調(diào)力時，錐閥開場往右移動。當(dāng)流量超過一定值時，錐閥會

14、完全關(guān)閉而使液流切斷。反向作用時無限流作用。3.起落架收放構(gòu)架設(shè)計3.1確定執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)收放過程過程中受力計算放下時： eq oac(,4)放下力矩: eq oac(,5)收上時： eq oac(,6)收上力矩: eq oac(,7)故起落架液壓缸的設(shè)計要滿足以下要求承受最大的負載力，即輸出力F=18.545KN；起落架收起時間8s，放下時間=13s；最大工作行程L=30。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載力P是根據(jù)作用在起落架上的空氣動力負載，起落架本身的重量以及慣性等來確定的。最大速度或動作時間t則是根據(jù)參考AMM手冊說明，需要保證起落架放下時間在13s或更

15、少時間以內(nèi)，收起時間在9秒或更少時間以內(nèi)。最大工作行程L則是根據(jù)起落架傳動圖從收起位置到放下位置之間的運動*圍提出的。為了滿足所提出的技術(shù)要求，設(shè)計液壓缸最根本的內(nèi)容在于保證其一定的有效面積，強度和不漏油，并滿足性能指標及使用要求。3.2液壓缸設(shè)計液壓缸的輸入壓力P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：其一，按最小重度觀點。經(jīng)理論計算和實驗檢驗，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)認為的最正確壓力應(yīng)為Pg=20MPa。所以，液壓缸的輸入壓力P1在考慮進油管路損失時，?。浩涠醋钫_強度觀點，此觀點在本質(zhì)上還是為了減小元件的尺寸和重量，不過是以材料強度

16、為依據(jù)罷了，其結(jié)果形式為: 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，按液壓泵的實際工作壓力確定液壓缸的最大輸入壓力。即這種方法不能滿足最正確性能的要求，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。3.2.2 確定有效面積F內(nèi)徑D和桿徑d起落架推力公式： eq oac(,8) (1)液壓缸的輸出力F1=F=18.545KN2機械效率的取值可根據(jù)密封形式來確定，通常橡膠密封時取3去液壓缸的速比為2，即所以，將以上數(shù)據(jù)代入F1公式中可得：d=26.1mmD=36.9mm根據(jù) eq oa

17、c(,1)表3.50和表3.51將D,d取整數(shù)，得d=30mm D=40mm則主起落架液壓缸兩腔的實際有效面積為 eq oac(,9) eq oac(,10)液壓缸的拉力公式： eq oac(,11)故上面所求的D、d滿足工作要求。查 eq oac(,1)3.56表，對于主起落架液壓缸，其型號可以選用：HSG.L-80/50.H最大工作行程和最小導(dǎo)向長度、活塞寬度液壓缸的最大工作行程，可根據(jù)工作機械動作所要求的極限位置的距離來確定，本系統(tǒng)中給定的主起落架液壓缸的行程為300mm，按 eq oac(,1)表3.52規(guī)定的液壓缸工作行程系列，向最大圓整去標準值，應(yīng)選主起落架液壓缸的最大行程為320

18、mm。液壓缸的最小導(dǎo)向長度，是指當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面到導(dǎo)向套滑動面中點距離。如導(dǎo)向套的長度太小，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性。對于一般液壓缸，其最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足下式要求 eq oac(,12)活塞的寬度B取缸筒內(nèi)徑D的倍故缸筒壁厚和外徑的計算采取中壁厚缸筒，采用無縫鋼管，則缸筒壁厚計算公式為： eq oac(,13)式中P-液壓缸的最大工作壓力，P=22Mpa D-缸筒內(nèi)徑-缸筒材料的許用應(yīng)力，取80Mpa將上面數(shù)據(jù)代入公式得取整得缸筒壁厚確定后，由下式確定缸筒外徑： eq oac(,14)3.3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

19、界面橡膠圈。這種形式構(gòu)造簡單，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。密封形式圓截面橡膠密封圈密封原理基于密封圈和被密封外表間的接觸壓力和側(cè)壓力作用而加強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)保護擋圈，性能更可靠優(yōu)缺點及應(yīng)用構(gòu)造簡單裝卸方便本錢低可用于35mpa以下壓力和溫度在-603000c*圍內(nèi)工作在飛機液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用關(guān)于密封裝置得原理理論計算在設(shè)計中修正了圓截面橡膠密封圈得經(jīng)歷公式:活塞密封圈示意圖式中的s為活塞于內(nèi)腔的間隙，一般可用二級

20、配合，壓力越高，s值越小。3.4鎖機構(gòu)和作動筒上位鎖液壓缸和下位鎖液壓缸的作用力很小，故其規(guī)格也很小，所需要的工作液體也少，它們對確定液壓泵的參數(shù)作用不大，其型號可以選HSG.L-40/25.H，在此不做過多討論。 4.實驗臺臺架設(shè)計根據(jù)所設(shè)計的起落架收放機構(gòu)，設(shè)計起落架收放實驗臺臺架如下圖，實驗臺臺架所用材料為10號低碳鋼。5.實驗臺控制和指示系統(tǒng)設(shè)計5.1起落架實驗臺控制系統(tǒng)方案P:壓力傳感器 T:溫度傳感器Q:流量傳感器 V:速度傳感器操作臺立體圖4.2操作臺操作界面設(shè)計A:最大流量顯示屏 D:最小流量顯示屏B:最大壓力顯示屏 E:最大壓力顯示屏C:液壓油溫度顯示屏 F:當(dāng)前速度顯示屏G

21、:壓力計量表 H:流量計量表1：操作臺總開關(guān)開 2:操作臺總開關(guān)(關(guān))3：泵站啟動按鈕 4：泵站停頓按鈕5：流量增大按鈕 6：流量減小按鈕7：手動溢流開場按鈕 8：手動溢流停頓按鈕9：數(shù)據(jù)清零按鈕 10：起落架收起按鈕11：起落架放下按鈕 12:緊急關(guān)斷按鈕5.3實驗臺操作方法1、開機按下左邊的實驗臺總開關(guān)。按下泵站啟動按鈕啟動液壓泵站。開機完成，可以進展實驗臺的其他操作。2、關(guān)機按下泵站停頓按鈕停頓液壓泵站。按下實驗臺總開關(guān)。3、實驗臺清零開場新的起落架收放實驗時，按下數(shù)據(jù)清零按鈕，將左邊屏幕上的數(shù)據(jù)清零，并重新測試液壓回路中的初始壓力大小。4、實驗操作進展實驗前的準備，首先檢查飛機起落架是

22、否吊裝至正確的工作位置，接頭處是否連接結(jié)實，將初始數(shù)據(jù)清零。按下泵站啟動按鈕，并記錄實驗初始數(shù)據(jù)。準備工作就緒，按下起落架收起按鈕進展起落架收起實驗。收起實驗完畢后，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。按下起落架放下按鈕進展起落架放下實驗，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。記錄完畢，按下手動溢流停頓按鈕，泵站停頓給實驗臺提供壓力。實驗完畢后，進展關(guān)機操作。5、緊急斷開實驗中遇到異常情況時，按下緊急關(guān)斷按鈕，斷開電源。5.4起落架實驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)簡介該起落架試驗系統(tǒng)包括：信號采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。信號采集系統(tǒng)主要由傳感器組成，包括：1個壓力傳感器和1個流量傳感器。控制系統(tǒng)主要由實驗臺控制按鈕和可調(diào)節(jié)伺服閥組成。傳感器的選擇壓力儀表：根據(jù)系統(tǒng)要求，選用PT214/214B壓力傳感器，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：量程系列：總精度：重復(fù)性：