液压马达修理理论课件

1液压马达修理2009.8主讲教师：147培训课件MEC024中国民航飞行学院飞机修理厂中国民航飞行学院CivilAviationFlightUniversityofChina2章节简介液压马达修理第1章功能介绍和工作原理第2章测试和故障隔离第3章分解第4章清洗第5章检查第6章修理第7章组装第8章力矩和配合间隙要求3第一章功能介绍和工作原理第一章功能介绍和工作原理1.1液压马达功能介绍和工作原理1.2PTU功能介绍和工作原理4第一章功能介绍和工作原理1.1液压马达功能介绍和工作原理1．1．1液压马达功能介绍1．1．2液压马达的工作原理1．1．3液压马达主要参数5第一章功能介绍和工作原理1.1液压马达功能介绍和工作原理属于液压系统中的执行元件(定义：将液压泵提供的液压能重新转换成机械能的装置称执行元件。分别两类三种：液压马达、液压缸和摆动液压马达、摆动液压缸。液压马达连续旋转运动并输出转矩。液压马达将液压能转换成转动形式的机械能输出的。飞机常用的液压马达属于高速液压马达，其结构与同类型的液压泵基本相同，差别是：需要正、反转，反转时高压、低压腔互换，因为马达的转向要求可以正、反转，内部结构要求对称。起动时液压马达转速为零。控制马达的进口流量和马达工作压差，能达到调节马达转速或输出转矩的目的。在马达进口流量或马达进出口压差不变的情况下，调节马达的排量亦可以改变马达的转速或输出转矩。QMi一△QM=QM=nMqM其中，马达进口流量QMi，泄漏流量△QM(包括高压腔向低压腔的渗漏量和外部泄流)，有效流量QM，马达几何排量qM，马达输出转速nM。第一章功能介绍和工作原理1．1．1液压马达功能介绍液压马达是定量、曲轴、柱塞型组件，即定量柱塞式液压马达。旋转方向由供给组件的液流方向控制一一即液流反向则旋转方向反向。在有超负载释压保护的系统中，在额定压力下马达可以在两个方向无损伤地持续地、间歇地、或停止运转。马达固定位置无限制，但余油管路必须与液压回油直接相连，以保证马达壳体充满油液，马达内部零件靠壳体的油液润滑。7第一章功能介绍和工作原理1．1．2液压马达的工作原理轴向柱塞式液压马达的工作原理如图1-1所示。斜盘1和配油盘4固定不动，柱塞3可在缸体2的孔内移动。斜盘中心线和缸体中心线相交一个倾角δ。高压油P经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，高压腔的柱塞被顶出，压在斜盘上。设柱塞的有效面积为A，滑靴便以PA的作用力压向斜盘，斜盘对柱塞的反作用力F分解为轴向分力FX和垂直于柱塞轴线的分力FY。FX与作用在柱塞上的液压力平衡，FY则产生使缸体发生旋转的转矩，带动轴5转动。液压马达产生的转矩应为所有处于高压腔的柱塞产生的转矩之和。R—柱塞在缸体上的分布圆半径；θ—第i个柱塞和缸体垂直中心线的夹角。可见，随着角θ的变化，每个柱塞产生的转矩是变化的，液压马达对外输出的总的转矩也是脉动的。第一章功能介绍和工作原理参考图1-2液压马达工作结构图分析液压马达实际工作过程：轴轴承和轴承壳体固定输出轴，并当流体力逆柱塞方向时防止轴向运动。所有的柱塞尺寸和长度一样，距离输出轴法兰距离一定。固定油缸体，使其相对输出轴固定角度自由旋转。在角度内侧，油缸体距离输出轴法兰最近；因此，柱塞插入油缸体内孔最深。在此固定角度的外侧，油缸体距离输出轴法兰最远；因此，柱塞插入油缸体内孔最浅。第一章功能介绍和工作原理油液通过关断阀进口槽供到深插入油缸体的柱塞上，使得柱塞背向关断阀运动。然而，(由于固定限制)柱塞背离关断阀的运动只能是旋转输出轴和油缸体。因此，柱塞在进口油液的驱动下，旋转到固定角度的外侧和油缸体内行程最外缘。在此点开启的油缸体内孔暂时堵住，直到继续运转使得油缸孔对着关断阀出口槽再次打开。然后柱塞由旋转的轴(已经由前面的柱塞驱动运转)带动伸入油缸体内孔，油液从出口打出。在柱塞再次达到最深插入点之前，油缸体内孔被关断阀再次堵住直到旋转到关断阀开槽处。液压马达转一圈的排量就是驱动输出轴一圈所需的油液体积。对于旋转的柱塞马达，排量由柱塞的尺寸、数量以及行程长度决定。柱塞行程长度由输出轴和油缸体的夹角决定。第一章功能介绍和工作原理马达内除了正常油液流量外，内部还有低压油路为内部运动零件提供润滑和冷却油液。油液的一小部分会通过柱塞和油缸体孔之间必需的工作间隙漏出。一些油液也通过固定的关断阀和旋转的油缸体漏出。这些从高压油路的油液通过马达壳体并润滑内部所有运动零件。壳体余油口通过一管路与液压系统回油连接，从而防止壳体余油压力过高。此管路路线和结构保证壳体一直充满油液。从工作原理上讲，相同形式的液压泵和液压马达是可以相互代换的。但是，一般情况下未经改进的液压泵不宜用作液压马达。这是因为考虑到压力平衡、间隙密封的自动补偿等因素，液压泵吸、排油腔的结构多是不对称的，只能单方向旋转。但作为液压马达，通常要求正、反向旋转，要求结构对称。第一章功能介绍和工作原理1．1．3液压马达主要参数1．液压马达通用参数厂家：型号：MFl-152-9；MFl-152-13类型：定量液压马达壳体角度：30度固定位置：马达固定位置无限制，但余油管路必须与液压回油直接相连，以保证马达壳体充满油液，马达内部零件靠此油液润滑。测试介质：磷酸酯基液压油2．液压马达工作性能1)理论排量：24．9ml／圈2)工作压力：3000psig---允许长时间连续运转的最高压力3)持续操作速度：3170rpm4)间歇操作速度：4755rpm5)体积效率(大约)：95％6)理论力矩值(3000psig)：725磅英寸计算方法参考文献【l】，第84页7)操作时所需壳体压力：25—75psig，也称为备压，这是有效工作压力需减去备压。备压的增加降低了马达的能量转换效率。【1】8)转向：双向，由压力口那边决定。第一章功能介绍和工作原理1．1．3液压马达主要参数3．液压马达连接方式表1-1液压马达连接方式对照表上部和下部接头1．0625-12外螺纹符合MS33514-12标准壳体余油口0．5625-18外螺纹符合MS33514-6标准排泄渗漏口0．4375-20外螺纹符合MS33514-4标准干重(近似值)13．2磅连接轴外渐开线花键，16牙，20／40螺矩，花键直径0．8英寸30度压力角13第一章功能介绍和工作原理1.2PTU功能介绍和工作原理1．2．1PTU功能介绍1．2．2PTU工作原理1．2．3PTU主要参数14第一章功能介绍和工作原理现代许多飞机液压主系统之间设置有动力转换组件(PowerTransferUnit)或动力转换液压马达泵(PowerTransferHydraulicMotorpump)，以下简称PTU。其功能是当一个主系统液压油泵失效时，利用另一个工作正常的主系统压力驱动液压马达一液压泵组件，从失效系统的油箱中抽油加压以对飞行安全有主要影响的部件供压。1.2PTU功能介绍和工作原理15第一章功能介绍和工作原理1．2．1PTU功能介绍PTU可利用A系统压力对B系统部分增压。PTU相当于一个双液压马达，由一个液压马达和一个液压泵组成。当B系统低压力时，A系统的压力油液去驱动PTU在A系统一侧的马达，带动B系统一侧的液压马达转动，从而驱动B系统中的油液，达到向B系统增压的目的。如图1-3．液压动力一概述。16第一章功能介绍和工作原理第一章功能介绍和工作原理对于A320机型：PTU给飞机的绿液压系统或黄液压系统提供辅助液压动力，PTU启动是为了平衡超过电动马达泵和发动机驱动泵提供负载PTU从一个系统到另外一个系统传输液压动力但不传输液压油液。第一章功能介绍和工作原理1．2．2PTU工作原理PTU是一个双向运转件，由一个定量组件和一个变量组件组成，变量组件与一个液压系统相连(如A320的黄系统)，定量组件与另一个液压系统相连(如A320的绿系统)，变量组件为了保持运转和启动的系统间压差而改变流量，由系统压力差值控制。图1-4为B757PTU，图1-5为A320PTU外形图。19第一章功能介绍和工作原理20第一章功能介绍和工作原理21第一章功能介绍和工作原理B757PTU结构图见图1-6，由曲轴液压马达驱动离心增压泵和柱塞泵，所有旋转零件与马达和泵部分之间的带轴密封的共用驱动轴连接，马达进口装有液压保险和流量调节器。离心增压泵(BoostPump)输出直接供压给柱塞泵，柱塞泵高压油(Discharge)通过单向阀到泵出口，在关断状态时单向阀防止反向驱动组件。轴承磨损指示器安装在马达一侧，若主泵轴承磨损超过限制，红色的按钮会顶出从而给出警告。见图1-3所示。22第一章功能介绍和工作原理在PTU组件上无控制设备，运转完全由飞机液压系统控制：液压动力供给马达，泵作为负载。A．液压马达一侧液压马达一侧的工作原理同液压马达：(见图1-2)液压马达轴轴承和壳体轴承固定输出轴，以防止当流体力逆柱塞方向时防止轴向运动。所有柱塞尺寸和长度相同，距离输出轴法兰伸出固定距离轴轴承和轴承壳体固定输出轴，所有的柱塞尺寸和长度一样，距离输出轴法兰距离一定。固定油缸体，使其相对输出轴固定角度自由旋转。在角度内侧，油缸体距离输出轴法兰最近；因此，柱塞插入油缸体内孔最深。在此固定角度的外侧，油缸体距离输出轴法兰最远；因此，柱塞插入油缸体内孔最浅。油液通过液压保险和流量调节器进入关断阀，通过进口槽供到深插入油缸体的柱塞上，使得柱塞背向关断阀运动。然而，(由于固定限制)柱塞背离关断阀的运动只能是旋转输出轴和油缸体。因此，柱塞在进口油液的驱动下，旋转到固定角度的外侧和油缸体内行程最外缘。在此点开启的油缸体内孔暂时堵住，直到继续运转使得油缸孔对着关断阀出口槽再次打开。然后柱塞由旋转的轴(已经由前面的柱塞驱动运转)带动伸入油缸体内孔，油液从出口打出。在柱塞再次达到最深插入点之前，油缸体内孔被关断阀再次堵住直到旋转到关断阀开槽处。23第一章功能介绍和工作原理油液在一圈的前半周通过进口进入马达的油缸体，在另半周油液通过柱塞的往复运动从油缸体出来。油液通过进口的肾形盘进油口，由于马达旋转，柱塞在马达油缸体柱塞孔内收进时将油液吸入油缸体，当柱塞在另半周时，油缸体对着肾形盘的另一端，马达运动使得柱塞滑靴在斜盘支撑盘上滑动，并且使得柱塞进入油缸体孔从而挤出高压油。马达内除了正常油液流量外，内部还有低压油路为内部运动零件提供润滑和冷却油液。油液的一小部分会通过柱塞和油缸体孔之间必需的工作间隙漏出。一些油液也通过固定的关断阀和旋转的油缸体漏出。这些从高压油路的油液通过马达壳体并润滑内部所有运动零件。壳体余油口通过一管路与液压系统回油连接，从而防止壳体余油压力过高。此管路路线和结构保证壳体一直充满油液。B．液压泵一侧(见图1-7)油液从离心增压泵叶轮输出到柱塞泵活门盘的进口槽，驱动轴旋转背对固定活门盘的油缸体，油缸体内的柱塞和滑靴固定盘随油缸体一起旋转，滑靴固定盘和柱塞滑靴背对滑靴轴承盘，斜盘保持轴承盘与活门盘成一定角度。因此当油缸体和柱塞旋转时，柱塞在油缸体内伸出和收进。当柱塞离开油缸体孔时，活门盘上的槽位置使得油液进入油缸体孔，当柱塞深入油缸体孔时油液从孔排出。因此泵的往复运动保持旋转工作。在泵体内部有低压油液回路，因此对于液压马达，要求有壳体余油连接。24第一章功能介绍和工作原理对于A320PTU组件，工作原理基本相同。结构上，A320PTU由四个主要壳体组成：变量壳体，定量壳体，中间壳体和活门汇流块壳体。这种壳体结构保证了两个液压系统间的油液分离不混合。第一章功能介绍和工作原理1．2．3PTU主要参数1．PTU通用参数厂家：型号：A319／320／321一PN：4101002-series，B757一PN：622362，622532(型号：MPHF3-160-8C，MPHF3-160-8D)壳体角度：30度固定位置：固定位置无限制，但余油管路必须与液压回油直接相连，以保证泵和马达壳体在工作时充满油液，内部零件靠此油液润滑。测试介质：磷酸酪基液压油BMS3．11第一章功能介绍和工作原理2．PTU工作性能压力要求：壳体压力：最大600psig最小泵进口绝对压力：8psia泵