新研磷酸酯液壓油臺架驗證試驗應(yīng)用研究

石立

摘 要：隨著民用航空的發(fā)展，磷酸酯液壓油的應(yīng)用越來越廣泛，該文給出了新研磷酸酯液壓油的臺架驗證試驗方法，包括流體性能試驗、腐蝕試驗、密封功能試驗等，可以用于新研磷酸酯液壓油的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：磷酸酯液壓油 臺架試驗 流體性能 腐蝕 密封

中圖分類號：TE626 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0038-02

磷酸酯液壓油作為飛機(jī)液壓系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換和傳遞的工作介質(zhì)，是保障飛機(jī)可靠、安全工作的主要功能材料之一。新研制的磷酸酯液壓油不但要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的指標(biāo)要求，還必須滿足液壓系統(tǒng)對液壓油的性能要求。應(yīng)用研究是對新研制的磷酸酯液壓油進(jìn)行全性能的研究和評價，包括了理化性能指標(biāo)研究，應(yīng)用性能研究及相關(guān)的臺架驗證試驗。

臺架驗證試驗是磷酸酯液壓油應(yīng)用研究的最后一環(huán)，也是最重要的一環(huán)，它將新研液壓油應(yīng)用于實際臺架，并驗證液壓油對系統(tǒng)及各部件運(yùn)行的影響，從而給出作為液壓油可以投入實際應(yīng)用的依據(jù)。根據(jù)AS1241及BMS-3-11，臺架驗證試驗包括流體性能試驗、腐蝕試驗及密封功能試驗。

1 流體性能試驗

流體性能試驗是在一個接近液壓油實際使用條件的模擬系統(tǒng)中進(jìn)行的，而油泵則選用大型客機(jī)液壓系統(tǒng)用油泵。試驗中將一定流量的油樣加熱到一定溫度，在系統(tǒng)中循環(huán)一定時間后，通過檢測油泵性能變化、油泵的定子和轉(zhuǎn)子外觀和磨損（腐蝕和沉淀物）情況，檢測液壓油的性能如粘度、酸值、微量金屬含量、顆粒污染度和潤滑性等，來評價液壓油同系統(tǒng)的適應(yīng)性和工作可靠性，其試驗結(jié)果與實際使用結(jié)果有較好的相關(guān)性。流體性能試驗原理圖如圖1。

流體性能試驗回路通過流量控制閥做模擬負(fù)載，加溫裝置保證測試系統(tǒng)油溫達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，此外回路中并聯(lián)溢流閥做安全閥，以防負(fù)載堵塞時直接溢流，防止危險事故。該試驗回路參考AS1241標(biāo)準(zhǔn)建立，其中壓力油箱采用自增壓油箱。系統(tǒng)容量至少為8加侖，且測試部分要占20%總流量。流速至少要保證每分鐘所有油液循環(huán)一次，測試部分應(yīng)有溫度控制裝置，保證測試過程溫度為98～118 ℃，油箱容量應(yīng)與流速相匹配，泵的輸出壓力為3000±150psi。測試開始前應(yīng)將整個試驗裝置晾干，關(guān)鍵部件如液壓缸等要拆卸擦拭，并加裝新的過濾器。系統(tǒng)第一次加注待測試油液，然后將油液盡可能排盡。然后加注新的測試油液并流動15 min保證排盡空氣。并對油液進(jìn)行取樣，以便進(jìn)行對比試驗。試驗開始前，泵空轉(zhuǎn)5 min，并記錄各處傳感器的溫度與壓力。該項內(nèi)容在泵測試結(jié)束后也應(yīng)進(jìn)行一次，并保證前后兩次溫度一致。流體性能試驗至少進(jìn)行500 h。該步驟完成后，控制溫度提高到111～123 ℃，繼續(xù)試驗至少5h驗證性能。試驗過程中，應(yīng)在100 h、200 h和350h對油液進(jìn)行采樣，流體性能試驗結(jié)束后及加溫試驗后也應(yīng)進(jìn)行采樣。試驗過程中不應(yīng)補(bǔ)充油液。對采樣樣本進(jìn)行如下測試：

（1）酸值測定：ASTM D974

（2）37℃/98℃油液粘度測定：ASTM D445。

（3）四球磨損試驗驗證潤滑性：ASTMD

4172（1 h，600 rpm，75 ℃，載荷4/10/

40 kg）

流體性能試驗結(jié)束前，繼續(xù)維持泵空轉(zhuǎn)5分鐘，測試各傳感器位置的壓力和溫度。拆除裝置前檢測泵的可接受性，后續(xù)試驗不能對泵做任何調(diào)整，主要為了對比泵的性能變化。檢查過濾器污染度。流體性能試驗結(jié)束之后，或在試驗進(jìn)行時更換零部件，任何在試驗進(jìn)行中或結(jié)束時因失效、泄漏或可能失效的零部件都應(yīng)拆卸并確認(rèn)是否為液壓油導(dǎo)致失效。試驗結(jié)束后還要檢查其壓力脈動及外泄漏等，并分解檢查零件的磨損狀況（圖2）。

2 腐蝕試驗

飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路中有許多閥體。由于磷酸酯液壓油的特殊分子結(jié)構(gòu)，曾在應(yīng)用中對閥體產(chǎn)生腐蝕。腐蝕試驗是在與流體性能試驗相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中安裝上試驗閥體，操作過程與流體性能試驗相似，主是要在液壓油中加入少量的三氯乙烷，以考核Cl離子對閥體泄漏量的影響。

該測試溫度及壓力與流體性能試驗相同，但要求泵在60%～100%轉(zhuǎn)速工作。測試開始前，應(yīng)排干凈先前試驗的油液。應(yīng)用新油清洗回路30min。第二次加注方式同上，徹底清洗系統(tǒng)。清洗油液應(yīng)排盡不應(yīng)有殘留且不可再利用。加注系統(tǒng)所需的最大容量的磷酸酯液壓油，系統(tǒng)應(yīng)在（107±5）℃溫度下運(yùn)行至少2 h。系統(tǒng)自動按測試流程運(yùn)行500 h，典型周期為5 min一個循環(huán)。至少每10 h記錄一次系統(tǒng)的壓力、溫度和泄漏流量。第一個200 h測試完成后，向油液中加入三氯乙烷，產(chǎn)生1000 ppm+200/–000濃度的氯離子。試驗開始后30 min內(nèi)、在（200±2） h加入氯離子后及在試驗500 h后要對新型磷酸酯液壓油進(jìn)行采樣。檢測樣品中的氯元素含量和上一步測試中加入的氯元素含量，并對其進(jìn)行化學(xué)分析，泄漏流量應(yīng)在可接受范圍內(nèi)。

3 密封功能試驗

安裝NAS1611密封圈（乙烯丙烯橡膠按NAS1613），密封圈需有專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證。密封槽根據(jù)AS4716制造，所有密封處都必須帶有一個MIL-R-8791/1備用圈，處于O型圈壓力側(cè)下游（也可以為O型圈兩側(cè)都帶有備用圈）。

在大氣壓下向油缸里沖入待測油液。加熱油缸并保持（71±1）℃，持續(xù)6 d。加壓至3000psi，并保持溫度在71 ℃，持續(xù)24 h后開始如下試驗。

高溫試驗：運(yùn)行活塞最大至102 mm處，進(jìn)行10個循環(huán)，每個循環(huán)壓力從0到0到3000 psi，壓力增速200，000 psi/s± 20，000 psi/s。再進(jìn)行10個循環(huán)，每個循環(huán)壓力從0到10 psi。固定作動活塞，保持10 psi壓力1 h。每個動態(tài)密封處全程泄漏不得超過1.2 cm（20滴）。

低溫試驗：在室溫下繼續(xù)試驗。沖壓至3000 psi，之后允許壓力降至10 psi。使用液氮冷卻油缸至（-54±1）℃。在此溫度下保持24 h，并加壓至50 psi。除冰并運(yùn)行活塞最大至102 mm。進(jìn)行10個循環(huán)，每個循環(huán)壓力從0到50 psi。再進(jìn)行10個循環(huán)，每個循環(huán)壓力從0到3000 psi。固定作動活塞，保持3，000 psi壓力1個h。每個動態(tài)密封處全程泄漏不得超過1.2 cm（20滴）。

耐久性試驗：在至少18h內(nèi)，允許加熱油缸至室溫，并瀉壓至大氣壓。運(yùn)行活塞最大至102 mm，進(jìn)行70，000個循環(huán)，每個循環(huán)都帶有一次瞬時瀉壓從3000 psi到0（一個循環(huán)等于活塞在不同方向上各運(yùn)行102 mm）。保持油缸溫度在（71±2）℃。本次試驗每運(yùn)行10，000個循環(huán)（大約5.6 h）后，接著固定活塞保持壓力3000 psi，持續(xù)1.4 h。每個動態(tài)密封處每10000個循環(huán)泄漏不得超過2 cm。

短行程作動試驗：以60 Hz頻率運(yùn)行活塞最大至6.35 mm，共運(yùn)行10，000個循環(huán)。保持溫度93 ℃，壓力3000 psi。本次試驗總泄漏量不得超過20 cm，最后20 min泄漏量不得超過2 cm?。

4 結(jié)語

在民用航空的發(fā)展過程中，航空液壓油是其發(fā)展歷程中的重要一環(huán)。磷酸酯液壓油在國內(nèi)民航業(yè)已經(jīng)普遍應(yīng)用，但尚未實現(xiàn)自主生產(chǎn)，國內(nèi)也沒有用于磷酸酯液壓油應(yīng)用研究的專用試驗臺。該文給出了臺架試驗的試驗方法，可用于對未來自主研發(fā)的國產(chǎn)磷酸酯液壓油的應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)

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