HB Z 300-1997 飞机液压功率转换装置设计指南.pdf

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1、中华人民共和国航空工业标准HB/Z 300-97 飞机液压功率转换装置设计指南1997-09-23发布1997一10一01实施中国航空工业总公司批准目次-A且句归。，-7fMATtA求要计求性设围uu要特置置范U川用作装装用uu通工换换适川口置置转转与装装率率容准换换功功内标转转量量题用语率率排排主引术功功定变1234567 附录A. . . . . . . (12) 附录BU到附录c. . . .U的中华人民共和国航空工业标准飞机液压功率转换装置设计指南HB/Z 300-97 1 主题内容与适用范围本标准规定了飞机液压功率转换装置各种类型的工作特性及设计要求，并给出了飞机液压功率转换装置原理

2、图和典型应用实例。本标准适用于飞机液压系统中由泵、马达组成的功率转换装置。2 引用标准GB 129 普通螺纹基本牙型GB 169 普通螺纹基本尺寸(直径1-600mm)GB 193 普通螺纹直径与螺距系列(直径1-600mm)GB 197 普通螺纹公差与配合(直径1-355mm)E面。-2螺纹连结件的防松方法HBO-83 航空附件产品型号命名E击4-53铅封HB 4-56-57 圆截面橡胶密封圈结构E由4-58圆截面橡胶密封圈结构的保护圈HB 4-59 螺纹连结件的密封结构HB 583Q.l 机载设备环境条件及试验方法总则HB 5839 变量液压泵通用技术条件E币5870航空附机产品运输包装通

3、用技术条件E币5929飞机定量液压马达通用技术条件HB 5948 飞机液压系统温度型别和压力级别HB 6115 飞机液压附件通用技术条件HB 6167.1 民用飞机机载设备环境条件及试验方法总则HB/Z4 圆截面橡胶密封结构设计与计算SY 1181 10号航空液压油QJSY 11507 12号航空被压油中国航空工业总公司1997-09-23发布199710-01实施HB/z 300-97 3 术语功率转换装置是指在两个独立液压系统之间不发生液体交换的情况下，将液压功率从一个系统提供给另一个系统的装置，并保证在一个系统部件发生故障时不应影响另一个系统的工作。4 功率转换装置通用要求4. 1 方向

4、功率转换装置转换功率的方向可以是单向转换也可以是双向转换口4.2 排量功率转换装置泵、马达的排量可以相同也可以不相同，可以是定量的也可以是变量的4.3 压力两个液压系统之间的转换压力与功率转换装置的泵和马达排量有关，即马达进、出口压差与泵进、出口压差之比等于马达与泵排量之比。对于双向功率转换装置若要保持压力相同，则功率转换装置的泵或马达必须设计成为变排量的结构。4.4 扭矩功率转换装置在稳定工作状态中扭矩保持平衡，即马达输出扭矩与泵输入扭矩相等。若扭矩不平衡，泵、马达压力就会发生变化。如果马达进口压力增加，泵的出口压力也增加，当达到一定比例时，就达到新的平衡点，反之马达进口压力下降会使泵出口压

5、力降低。5 功率转换装置工作特性功率转换装置的性能与泵和马达的效率、扭短与惯性矩之比等因素有关，在工作时要防止超速、过大的加速度和不稳定等现象发生，以保证功率转换装置安全可靠地工作。5. 1 功率转换装置效率计算由于功率转换装置是间断工作，所以功率转换装置的机械效率较总效率更重要，功率转换装置机械效率一般是通过功率转换装置的进、出口压力差计算口有关计算公式如下:2 Pbq = -j.HH-HH-HH-HH-HH-. . . . . . (1) 岛2八P，q=旦.2 伽(%)之苦x100 . (3) 如(%)=;在x100 1JXum (% ) =弘n1jttttJl=茫Zi100因为M6 =

6、M, 所以HB/Z 300-97 如(%)=截x100 TP1UV( % ) = 市仇，YJmv=旦旦旦旦x100 QV1 .l . =穿平x100 . . . . . . 11 . . . C的、.:1.6 守YJpt严tu(%) = 节轧um 守弘F阻.，P，画Q。一=一二三;01 X 100 t1P,. q, Q , q LlP Q =一:0 ;: x 100 . . . . . . (7) M.Q. 式中:qb一一泵排量;因/rq，一一马达排量;mVrM岛一一泵理论扭矩;NmMb一一泵实际输入扭矩;N.mM.一一马达实际输出扭矩;N.mM11W一一马达理论扭矩;NmtlP一一泵迸出口压

7、力差泊。atJP，一一马达进、出口压力差;MPaG一一泵输出流量;l/min Q，.一一马达输入流量;l/min n一一功率转换装置转速;r/min市hm(%)一一泵机械效率平mm(%)一一马达机械效率在v(%)一一泵容积效率即(%)一一马达容积效率于ptuJ% )一一功率转换装置机械效率TptuvC % )一一功率转换装置容积效率YJptu (% )一一功率转换装置总效率5. 1. 1 额定流量的机械效率额定流量时的机械效率与机械摩擦和液体粘性引起压力损失有关D额定流量时的机械效率直接影响两个系统之间的转换工作压力。5.1.2 起动机械效率3 HB/Z 300-97 起动时机械效率和静摩擦与

8、起动状态有关。排量较大的功率转换装置起动机械效率比排量较小的功率转换装置稍大些。5.2 压力脉动泵出口压力脉动应予控制，其要求应符合相应标准或型号规范D5.3噪音功率转换装置安装位置大多在驾驶员和乘客附近，根据功率转换装置的大小和转速噪音很容易达到110-115画，所以在功率转换装置的设计安装上，应采取隔音和降低功率转换装置的转速等措施，以保证功率转换装置噪音低于8090dBo5.4 起动与加速起动过程是静摩擦变为动摩擦的过程，一旦发生故障扭矩就明显不平衡，使转换产生急剧变化，从而容易产生爬行或低速扭矩变动等不稳定现象。功率转换装置从零流量加速到全流量一般为1520ms，如加速时间过短就易产生

9、气蚀，因此加速时间应予控制。5.5 流量控制为了保证功率转换装置正常工作，应控制马达进口流量，否则就会产生超速的危险所以在系统设计时应考虑配备流量控制阀。控制阀的设计不但要保证功率转换装置的正常工作还应综合考虑阔的体积、重量、成本等综合因素。6 定排量功事转换装置设计要求定排量功率转换装置是目前使用的功率转换装置中的主要型式，它是由背靠背连接的定排量泵、马达组成，各自成为所在液压系统的一个液压部件。这种方案必须保证一个部件发生故障时不导致另一个部件的损坏。对功率转换装置的重量和外形要求较严时可将泵、马达设计在一个壳体内。通常弯轴式泵、马达的静摩擦力小于直轴式泵、马达，所以弯轴式泵、马达的低速特

10、性优于直轴式泵、马达，因此弯轴式方案有一个比较宽的动态工作范围(在最低和最高速之间有较宽的范围)，这应使系统设计时在与其它参数之间有了较宽的协调余地，从而可以选择更为理想的性能参数。但由于弯轴式泵、马达起动压力低，容易产生失速故障，双向功率转换装置更为突出，因此在设计时应予重视。图l为直轴式功率转换装置典型结构图。图2为弯铀式功率转换装置典型结构图。图3为双向功率转换装置典型结构图D4 HB/Z 300-97 5 回零梧桐创刊蒋非叫时吞摆阔因HB/Z 300-97 因非非报剧揣罕事叫甘苦陆事愉r、AE 6 IIB/Z 300 97 7 圈套咄咄酬端罪非崎悲壮MRn E HB/Z 300-97

11、6. 1 单向功率转换装置对单向功率转换装置的一些要求如低的起动压力、短期超速和最高效率等性能可以通过改进泵、马达设计来实现。单向定排量功率转换装置的应用见附录Ao6. 1. 1 为了系统的安全和改善起动性能，在单向功率转换装置的泵系统中，泵出口处应安装一个单向阀，泵出口和回油路之间应设置一个阻尼小孔(见图的，这可以避免在起动时不需要克服由于泵系统的高压产生的静摩擦力，同时也可防止由于马达系统控制出现的某些故障，而造成功率转换装置停车。采用这样的系统其缺点是马达系统产生连续的功率损失，及泵系统产生相应的热量。6. 1. 2 功率转换装置应设计成两个系统不会同时产生故障，还要考虑到其中一个系统出

12、现故障不会影响到另一个系统的正常工作。6.1.2.1 泵进口管路的设计应尽可能降低进口压力损失，保证不产生汽蚀口因此泵进口管路直径应尽量大、长度应尽量短、并应有增压油箱。6. 1. 2.2 为防止当泵系统压力降低或联接轴卡断时，功率转换装置超速及产生汽蚀现象，在马达进口管路中设置一个流量控制阀，以限制马达进口的流量D6. 1. 2.3 在马达进口管路中设置一个切断阔，以保证泵系统出故障时及时切断功率转换装置工作，防止马达所在液压系统产生不必要的功率损失及防止故障危及到马达液压系统，同时也便于泵，马达所在的各液压系统进行维护工作。该切断阔的开启速度应能控制，达到控制功率转换装置起动初期的加速时间

13、，并使泵具有良好的进口充填条件。在马达进口管路上安装的切断阀内应装有一个单向阀，它可防止切断阀突然关闭时由于功率转换装置的惯性使功率转换装置损坏，并且可在马达系统出现故障时对各系统进行保护D6.2 双向功率转换装置双向功率转换装置的用途比单向功率转换装置更广泛，双向功率转换装置可在两个方向互相传递功率，同时在一个系统发生紧急情况下由另一个系统来提供液压功率，也可以在地面维护时提供液压功率。对于双向功率转换装置其马达必须可以作为泵用，其泵也可以作为马达用，高压端应始终保持高压，仅仅改变流向，双向功率转换装置应用见附录Bo6.2.1 双向功率转换装置总效率平均在60%左右，比单向功率转换装置总效率

14、低，平均工作转速高于单向功率转换装置，起动性能比较差，所以在设计泵、马达部件时，如转子和分泊盘进出油窗口面积，要进行综合考虑尽量减少损失。6.2.2 在双向功率转换装置的系统中均应设置流量控制阀、切断阀、单向阀及阻尼小孔(见图5)。8 7 4 7 J 固国NOGl吨8 4功率转换装置5切断伐6流量控制伐7单向伐8阻尼小孔单向功率转换装置液压系统原理图3油遣回42液压泵1油箱、-、飞唱-电2回国Nool咀au FIl- 8油箱l f , . ,., l J? ,1rrI l F A-tJ 1EI- ll-,JA-T 7切断伐7 3单向伐4阻尼小孔5流量控制阀6功率转换装置图5双向功率转换装置液压

15、系统原理图一飞 2油滤4 -、 1液压泵飞3一2 _ 1 ,/ 户。HB/Z 300-97 7 变排量功率转换装置7.1 由于泵和马达的扭矩与排量、进出口压差成正比。在双向功率转换装置中如果要保证两个系统压力相等，同时又要在两个方向上均可功率转换，功率转换装置的一边必须采用变排量结构。假定泵和马达机械效率各为85%，如果要保证两边压力相等，则泵的排量应为马达排量的72%(0. 85 x O. 85 =0. 72)。在以下几种工作状态下效率是不同的，为了保证双向转换输出压力相等，泵和马达的排量应匹配。a.当变排量一边以不同排量分别做泵和马达工作时;b.当定排量一边，作马达工作和作泵工作时;C.当

16、功率转换装置在不同转速工作时;d.当工作液温度不同时。由于功率转换装置摩擦特性的变化及排量差异使得双向输出压力完全一致是困难的所以在双向功率转换装置性能要求上应考虑。功率转换装置机械效率一般不会超过65%。变排量功率转换装置的应用见附录Co7.2 变排量功率转换装置的变量机构，一般选用带反馈的伺服变量机构，这种变量方案精度较高，结构比较复杂，但可使系统长期稳定工作，为了防止工作不稳定，在系统设计时应合理地选择各元件和参数。7.3 当系统需要间断工作并比正常系统压力更高时，变排量功率转换装置可当作增压器用。7.4 由于重量、包容性、复杂性、成本都比定排量要高一些，因此变排量功率转换装置仅在少数情

17、况下应用口11 飞机A-300 BAe146 B-52 CH-46 CH-47D 727&747 737 757 767 田二-10/MD-l1Guifstr创mlIL-I011 12 HB/Z 300-97 附录A单向定排量功率转换装置应用实例(参考件台数/架工作液马达排量团军排量泵流量ml/r mVr Vmin 1 AS1241 24.9 21.6 90.8 1 AS1241 0.98 0.98 3.88 2 MIL-H-5606 3.77 3.77 7.57 l MIL-H-5606 1. 97 3.60 15.1 1 MIL-H-5606 1.97 1. 97 20.1 1 AS124

18、1 1. 56 1. 31 3.71 1 AS1241 5.08 3.95 32.6 1 AS1241 24.9 22.8 82.5 1 AS1241 1.56 1. 31 13.0 1 AS1241 7.71 7.05 30.0 1 AS1241 10.8 9.80 38.0 2 AS1241 24.9 24.9 132 泵马达顾定压力额定压力:MPa MPa 20.7 20.7 17.2 20.7 15.2 20.7 10.3 20.7 17.2 20.7 20.7 20.7 16.6 16.9 15.0 17.2 8.60 11.2 17.9 20.0 20.0 20.7 17.2 20

19、.7 飞机台数/架DC-9 1 F一141 C-5 3 lIID-82 1 HB/Z 300-97 附录B双向功率转换装置应用实例(参考件)马达排量泵排量工作液ml/r 时/rAS1241 1. 56 1. 56 MIL - H - 83282 25.4 25.4 MIL-H-8328 24.9 24.9 Sky，命。1500B419.8 19.8 泵流量泵马达额定压力l额定压力l/min rv1Pa rv1Pa 7.57 17.2 20.7 114 15.5 19.7 132 17.9 20.7 37.85 18.6 20.0 13 HB/Z 300-97 附录C变排量功率转换装置应用实例(

20、参考件)飞机台数工作液马达排量泵排量泵流量马达流量/架mVr mVr Vmin A-320 1 AS1241 9.8一16.413.1 到/90DC一102 AS1241 27.9-34.4 31. 1 68/106 MD-11 C-17A 1 MIL - H - 83282 16.4 -22. 9 19.7 68/68 附加说明:本标准由中国航空工业总公司第301研究所提出。本标准由中国航空工业总公司第511厂负责起草。本标准主要起草人:刘德金、成潜、张志义。14 l/min 79/132 95/136 87/87 泵马达额定压力额定压力MPa MPa 20.7 20.7 19.3 20.7 25.5 27.5