HB Z 133-1988 发动机燃油控制系统压差活门设计指南.pdf

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1、中华人民共和国航空工业部部标准HB/Z 133-88 指导性技术文件发动机燃油控制系统压差活门设计指南1988一04-10发布1988-09-01实施中华人民共和国航空工业部批准目次I 主题内容与适用范围.(1) 2 引用标准. . . . . . . . . . . . .叫1)3 符号(1)4 设计要求5 常用的压差活门型式(3)6 压差活门的设计.(幻7 特性分析(7)8 技术要求.1. . . . . .(8) 9 试验要求. .1.1. . 1 .1 . . .U们10 其他. . . (11) 中华人民共和国航空工业部部标准航空发动机燃油控制系统压差活门设计指南1 主题内事与适用范

2、围H8/Z 133-88 本指南规定了航空发动机燃油控制系统中压茬活门组件的设计内容、技术性能、计算公式和特性，以及试验等方面的要求。本指南适用于航空发动机燃油控制系统中的压差油门，可作为设计时的依据。其它系统中的压差活门也可参照执行。2 引用棉准OJB241 航空涡喷涡扇发动机通用规范GJB242 航空涡桨祸轴发动机通用规范GB 438 I号喷气燃料HB/Z18 碳素、合金钢丝制圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧设计与制造3 符号P, P. P (.P)o tp .Pt Po Pl n ft. n y y. y p 计量活门(或袖门开关)前油毡.ap泵后油压i十量活门(或油门开关)后油压压差1.P=P,

3、 p , 调定压差一(/P)。相对压差llP= (i.P)。初始输入的压差变量油泵前油压，即回油院压力燃烧室反应离心飞重转速给定的离心飞重转速相对转速面=(0 - 00)/00 活门位移活门初始位移活门相对位移于-(y - Y-) /y() 燃油密度活门长度航空工业部198804-10发布kPa kPa k.Pa kPa kPa kPa kPa r/min r/min 自盲目1mm kg/mm1 mm 198809-01实施HB/Z133 88 电QF回油孔半径活门半径(圆柱式)薄膜半径薄膜硬中心半径离心飞重支点轴线至中心线距离弹簧弹性系数薄膜弹性系数薄膜厚度回油孔数目压差活门回袖孔的流量系数

4、计量活门流量系数喷嘴的流量系数燃油的阻尼系数回泊流量活门受力离心飞重换算辅问力时间常数放大系数活门受力面积计量活门的流通面积啧嘴的流通面积回油面积薄膜的压力作用面积离心飞重块数离心飞重质量mm r R 自1mRRR 臼3口3四1m自1mK N/mrn N/mrn Kd b k mm m 。Fa kg/s l/min N N Tc Kc s AAA mm2 mm1 mm A. mm1 A. mm2 z m g 4 设计要求4. 1 原始设计.撒4. 1. , 压差弹簧式与薄膜式压差活门给定调定压差(P)o;离心飞重式压差活门给定最小压差(6P)Omin、最大压差(.P)omlx;以上均需给定压差

5、调节范围、允许静差，以及计量活门前后压力值。4.1. 2 流量最大囱油量Q也tma4. ,. 3 动态参数最大允许压差超调量，控制时间z控制时间内允许的振荡次数。4.2 工作环境2 HB/Z133-88 4.2. 1 温度要求设计时应考虑温度影响，根据需要确定温度补偿措施。目前多采用双金属片补偿法。4.2.2 冲击要求一旦受到冲击载荷，活门应能正常工作，不得漏袖。4.2.3 其它要求包括湿度要求、振动要求、加速度要求、抗活染能力等。4.3 工作介质、泄漏要求、工作寿命、特殊试验、外观、安装等方面要求。5 常用的压疆活门型式5. 1 弹簧式压差活门此压差活门感受计量活门前后压差而与弹簧力平衡，当

6、压羞变化时.通过压羞活门的移动，改变回油量，以保证汁量活门前后压差为常数。对于简单的压羞活门，此活门既作敏感元件又作执行元件，如图1所示.也可另装回油活门作为执行元件，使两者分开。5.2 薄膜式压差活门此压差活门由薄膜感受压差变化，改变挡板开度，使喷口流量相应改变，从而驱动回油活门移动，以保持压差为定值。5.3 离心飞重式压楚;舌门此压盖活门出离，已、飞重感受转速变化，通过离心飞重驱动活门移动，使飞重块的换算轴向力与活门两端的压差力平衡。当转速定时，活门稳定在定位置，保持压差恒定。S 压蕴活门的设计/ / 围l3 HB/Z133-88 6. 1 设计特点设计时，压差活门应具有较大的压差调节范用

7、.压力脉动较小，在设计中应按照强度理论和最小空间尺寸原则进行尺寸计算E6. 2 设计基本内容a.方案论证包括方案选定、成本估算等pb.初样设计包括静态计算、结构尺寸确定、动恋陀能预算zC.零件阁设计绘制零件图纸、选定材料、表而处理和热处理方法、编制:苓件目录表、标准仲、通用件总表fd.尺寸链计算选择关键尺寸、计算关键尺寸链并进行标准化te.动态特性分析确定动态参数(时间常数、放大系数人判定稳定性反动态晶质zL强度计算校核关键零件的强度，进行优化设计;g.试验要求的判定包括试验项目、试验方法的选定和试验数据的处理。6. 3 流通面积计算由压差活门iJt茧公式可得流经压差活门的最大回油面积为:A-

8、1T1II1叩T1II1附川tV Pj一P.S. 3. 1 流量系数的确定流量系数的影响因素比较多，切步设w时，可根据经验数据或曲线选定，对于常开式压建活门可在O.7._, 0. 8范围内取值。下述两种方法也适用。a.试验法利用初步设计的压差活门设计-套试验装置，先调运压恙窍。LPmn.之间的某值然后改变悟门位移y便回袖面积从0变到J.5 Aro ，测出相应的回油流量Q宵值。绘得也，._A，曲线.用直线近似方法得一流量系数近似值。如此反复改变A.P值，再测出相应的值，将所得u值求平均值债为设汁用值。b.经验公式法例如，对5.2的啤膜式压差活门，可;有F式t=. rn yP 汀pr口)式中!K,

9、 =0.518 4 r=O. 50,., 2. 5mm y = O. 10-0. 25mm Jl =10-100kg/ cm = 0.061 日=0.047二=O. 0 5 本公式误差不超过5%6.3.2 流通面积与位移的关系a.截锥通道(如图2)HDjZ133-88 Ar =亏(1斗.)y0 Sin. . . . . 111. . . 111. . (3) 式中2、D，、队见图2.b.圆孔(如图3)Ar = k(7lcQS叮1-f一(r-y)子c.三角形(如图4等腰三角形)Ar = kytg卢4叫导绍冬E_-P一-j图2因3阁4S. 4 活门半径的确定. ( 4) . . . (5) 活门半

10、径根据设计经验选择，在经过试验和对动态晶质参数的计算与修正后再进行适当的调整。S. 5 弹簧弹性系数的确定在初步设计时，弹簧弹性系数按下式计算:Ji=(APfJmM对R1I!l(们p值接6_3.2各式中令r= ArlnDX而求得。5 HB/Z133-88 再综合考虑弹簧的相应标准和要求选定一值，作为设计用值。S.6 其它尺寸压差活门结梅尺寸除活门半径、回油孔径外，其它尺寸按下列原则选择.a.活门民度与活门半径之比O/R)应在1.55范围内。活门长度应是O.lmm的整数倍。b.衬套厚度按钢管强度公式计算z璧厚注Py R/ . . .刊7)式中:P, =1. 2.-. 1. 3 p, ; J=b/

11、3.0 C.弹簧长度按HB/Z18进行计算。6.7 作用力a.离心飞重换算辅向力如图5)F户Z m (元)Z.旷?(Rs十fg,(8) b.薄膜输出力(如图的F = L1 P A. .) 当髓中心与薄膜边缘在同一平面时zAe=?D矿=击(D，+扭D.+ D:)川. . . . . . . . (10) 当硬中心有位移，时zAe=1L旦L十旦二-yctgP) 4 - 2 Z .,. .,. .(1l) gt 6 HB/Z133-88 十一-土一一-1围5图67 特性7. 1 静态特惶7. ,. 1 静态方程3.弹簧式敏感元件静态方程11=会LJP . . . . . . . . . . . .

12、. . . . (12) b.离心飞重式敏感元件静态方程L1 P A - Z m (立)2.饵 R. 丰30 . -, b Y= n ,. . . .(13) ( -7-) Z Z m (:) n 30 C.薄膜式敏感元件的静态方程y=属(L1P)KA h -1，一号仨(I一扩)+仨f乞俨0+州川(1一扩川)+什2告f乡护旷1(1一叫.叫.式中2-泊桑系数= D, /D1 7. 1. 2 静态特性分析静态特性分析就是对静羞进行分析。可将y值从最小值增至最大值，弹簧力便会相应变化，根据弹簧力与压差力的平衡关系，可求得压差的最大变化范围，此即压差的静差值，以此确定所设计的压差活门静盏是否符合要求。

13、对于离心式，可根据离心力与压差力的平衡关系，薄膜式则根据薄膜力与压羞力的平衡关系来求得。7.2 动态特性7.2.1 动态方程动态方程的推导根据构造形式而异，今以图1所示压差活门为例进行推导。当压盖活门7 HB/Z133-88 作为敏感元件，并考虑活fl运动的惯性力和阻尼力时，真动态方程为:TPIqi+Tryj户Kc ,1t . . . .111 . . (1 6) T Cl =子. (1 7) tzzf ., .(18) KCI =兰Po二4.1,. . . .扎的K ?lo 当压差活门作为执行元件时，根据流经计量活门、压差活门及啧嘴处流量变化相等的关系.可得其动态方程为2A = Kv,y .

14、 (20) 川p，丁曰:等川.A.v.的一Pl)Dkcz-MmJZFhs4伊:二瓦)十川。L一P).(p，A，+.u.，A旷(P.一1)0)一一一-一一-一一 . ,. ,.,. ,11. . (21) 将(15)式与(16)式综合，可得用.差活门组件的动态方程为2T c，zdZ(年2.+T(，但巳+I1 P = K (1 K czllPt . . . . . . . . (22) dt 7.2.2 动态特性分析在求出动态方程之后，先判定其是否稳定，再应用计算机仿真求出确定状态的动态品质参数，包括超调量、振荡次数、静差等。当计算结果达不到要求时，应修正结构参数或改变结构，皮复进行，直至按得满意

15、结果为止。8 技术要求8. 1 工作介质在技术条件中应注明工作介质及工作介质的最低温度和最高温度要求。燃油的选用，应按GJB241中3.7.3.2执行。8.2 压力8.2. 1 进口工作压力装配图中可注明油泵出口工作压力，此压力即是压差活门进口工作压力。可作为压差活门长期试辈的压力。8.2.2 出口工作应力装配图中可注明最大出口压力.即计算活门后的最大燃油压力。8 H8jZ133-88 8.2.3 额定压差装配图中应注明压差活门在一般状态下的压差值，即额定压差。8.2.4 出口压力调节范围装配图中可注明压差活门出口的最小、最大压力差值，即出口E力调节范围。8.3泄漏8. 3. 1 外部泄漏外部

16、泄漏指燃油从亮体内漏流出来，压差活门不允许有外部泄漏。8.3.2 内部泄漏内部泄漏指活闪回泊孔关闭时，燃油从高压腔通过回油孔及活门衬套间的间1(泄漏到低压腔去.装配图中应注明最大内泄量.此榄漏量不大于10ml/ho8.4 活门与活门衬蠢的配合活门与活门衬套的问瞰为活门直径乘以O.001。装配后，活门在自重作用下应能自由滑动。8. 5 材料椅J;与油门时去;选用同一种合金钢，如4Cr川Ni.W1M、9Cr，.、16Cr1MnTiA等.选用材料须有完备的质量、性能考证。8tS热处理及表面处理在零件图申应注明零件的硬度耍求及衷面处理方法。当需要用氧化、佩化、渗碳及氧化等处理时，因纸申J业14:luj

17、氧化、银化、渗碳层的海度。氟化、氟化深度为O.1.0.5mmo渗碳层为0.5-1 1mm . 8. 7 弹簧的技术条件弹簧式压差:古门接听!J!中应注明弹簧琐压缩量u如=?(An. . . . . .m 弹簧的枪条件按i日/Z18。图纸上需注明=ll.绕制方向zb.总圃数C.工作圈数;也端困压紧并磨平号固Ee.去毛刺Ff.载荷图ps.弹簧需进行的加植加荷时效处理ph.六振帽、高频率振动时试酌短时间，应保证性能要求c8, 8 标志与打即关键零件图中需要时应注明打印处，并在技术条件中注明打印方法。9 HB/Z133 88 标志应清晰地标记在零件中，要保证在活门寿命期间清晰可读。8.9 I幢集嚣与空

18、穴压差活门设计时不得设计成含有收集器与空穴。9 试验要求9. , 试验基本要求压差活门应按本规范的内容进行试验，以鉴定压差活门是否符合第6、7章的要求-9. ,. , 试验设备要求试撞应在专用夹具和试验器上进行。试验设备应满足元件液压试验要求.试验液一般为RP一1(煤油，GB438)，工作液温度一般不离于40t，压差活门试验时还应受到振动试验，振动频率取50，.60Hz，帽值为1.1.5mmo 9. ,. 2 试验程序试验程序按GJB241中4.6. 2. 2. 2条执行。9.2 功能试验功能试验用以验证压差活门是杏满足性能指标、结构合理性、使用可靠性和工作稳定性-9. 2. 1 运转试验运转

19、试验一般采用燃油与滑油棍合液，在一定的进口袖压、油温1芋，根据不同的压盖活门要求，雄行不同时间的变换和持续运转。9.2.2 调整试验调整试验是为了调整成台产品规定的各种佐能数据，检查产品最后装配质量和各项性能，以满足发动机要求。9.2.2. 附件校准按GJB241中4.6.2.2.1条执行-9.2.2.2 压差活门的调整压差活门的调整在试验器上进行。弹簧式与薄膜式通过改变压差活门的工作压差来调整.离心飞重式通过改变转速的方法检查压差活门的稳定性，压差活门应能将压差调节至规定的范围内。9. 2. 3 泄漏试验全部泄漏试验均应由最低压力到最高压力数值下进行.轻微的泄漏检验也十分重要，应在每-压力数

20、值下保持足够蜒的时间(5-10min)以提供准确的评定。对首批产品检验或抽样试验，不允许以压力表下降作为探测泄漏的手段，逐台试验的泄漏栓验可在较小压力下进行，并持续较短的时间。9. 2. 3. 1 内部泄漏试验内部泄漏试验通常由最低压力一直到最高压力，然后返回到最低压力，应规定压力数值和允许的泄漏量。9.2. 3.2 外部世漏由最低压力到最高压力.除专用规范允许外，不得有外部泄漏。10 HB;Z133-88 9. 2. 4 薄膜试验把薄膜装在夹具上，薄瞧上面注入煤油，在薄膜下面通入200-300kPa的压缩空气，检查薄膜表面是否有气泡产生，第一步试验结束后，从夹具中卸下薄膜将其翻转，重复第一步

21、，仍不允许有气泡产生。9.2.5 试验循环按GJB241中4.6. 2. 2. 3. 2条执行。9. 3 环境试验压差活门的环境试验一般与整个燃油系统一起做。按GJB241有关规定执行。9.4 试验完成按GJB241中4.6. 2. 2. 10条执行。9.5 鉴定每个试验项目所使用的压差活门的差异应记录在报告中，并进行分析，确定定型的压差活门结构，以便与系统一起定型。10 其他10. 1 可靠性分析及命, O. ,. 1 可靠性设计中技术文件应规定压差活门的可靠性要求。压差活门可从快期试车等试验中得到以下可靠性数据zA.平均故障!可隔时间sb.定期检查之间或定期检查中发现的故障次数。, O. 1.2 寿命压差活门的寿命时数按GJB241附表9规定。10.2 互换性叠层组件应具有指示标志。在同一部位使用不同的螺钉时，其尺寸应相差较大。当零件不允许倒装或旋转安装时，应采用不对称的安装结构。10.3 设计标准化设计中应贯彻标准化原则，尽量采用标准的零件、材料和工艺。不论是国际标准、国外先选标准和国家标准、专业标准，只要符合规定条件均可采用。零件、部件的品种和规格数目要保持到最小。11 12 HB/Z133-88 附加说明:本指南由中华人民共和国航空工业部301所提出。本指甫由北京航空学院负责起草。