用于飛機發(fā)電機測試的可移動式拖動臺設計與開發(fā)

賴華瑾，丁 一，趙志鵬，孫文緞

（1.江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司 六五〇所，江西 南昌 330024；2.中國人民解放軍 第94106 部隊修理廠，陜西 西安 710614；3. 江鈴汽車股份有限公司 發(fā)動機開發(fā)部，江西 南昌 330001）

0 引言

發(fā)電機是飛機的電源系統(tǒng)的核心器件，其可靠性直接影響飛機的飛行安全[1]，為確保飛機發(fā)電機各項性能滿足飛機電源系統(tǒng)的要求，每隔若干飛行小時必須對其性能進行多項性能測試[2]。用于測試發(fā)電機試驗臺主要由拖動臺和測控臺組成[3,4]，其中，拖動臺用于驅(qū)動發(fā)電機，模擬發(fā)電機飛行工作狀態(tài)，實現(xiàn)0～15000r/min 無級調(diào)速，測控臺用于監(jiān)控和測試發(fā)電機的各項性能指標參數(shù)。目前，固定式大型拖動臺難以適應測控臺結(jié)構(gòu)小型化、便攜化的發(fā)展，需要一種能夠在各個工作場所之間移動的發(fā)電機拖動臺以滿足測試要求。交流變頻電機體積小，便于移動，是目前常用的移動式拖動技術(shù)方案[5]，然而，其交流變頻器及變頻電機產(chǎn)生的強烈電磁干擾嚴重影響了測控臺的檢測精度。直流電動機拖動技術(shù)方案雖然能夠減少電磁干擾[6]，但直流電動機體積大、轉(zhuǎn)速低且需要增速器和潤滑系統(tǒng)，這都會加大設備移動的難度。

本文設計開發(fā)了輸出功率為**kW 直流電機拖動臺，將直流拖動電機、電氣控制系統(tǒng)、增速齒輪箱以及齒輪潤滑系統(tǒng)集成到一個可移動式工作平臺，實現(xiàn)了拖動臺的移動要求，改善測試環(huán)境的電磁環(huán)境，滿足了當前飛機發(fā)電機測試要求。

1 可移動式拖動臺的整體設計

圖1 可移動式拖動臺結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 The structure diagram of movable drag station

可移動式拖動臺是專門用于檢測某型飛機發(fā)電機的拖動裝置如圖1 所示，主要由直流電動機、齒輪增速箱、電氣控制系統(tǒng)、液壓潤滑冷卻系統(tǒng)、風冷輔助系統(tǒng)和移動平臺等構(gòu)成。直流電動機用于拖動被測試飛機發(fā)電機，采用Z4 系列型號為Z4－180－41T，電動機的基本勵磁方式為他勵，標準勵磁電壓為180V，功率為**KW，轉(zhuǎn)速為0～1500r/min；齒輪增速箱用于提高直流電機的輸出轉(zhuǎn)速，齒輪增速箱采用南京創(chuàng)力傳動有限公司產(chǎn)品，其機械效率為75%，傳動比為1:10，齒輪箱輸出端與被測試發(fā)電機連接，輸入端與直流電動機連接。為了安裝測試產(chǎn)品，齒輪箱前端設有托盤，拆卸產(chǎn)品可以借助托盤支撐；電氣控制系統(tǒng)用于拖動的啟停、調(diào)速、狀態(tài)監(jiān)控及故障報警等；液壓潤滑冷卻系統(tǒng)采用噴淋式潤滑，用于齒輪增速箱中齒輪的潤滑與冷卻；風冷輔助系統(tǒng)主要由電動機風機、發(fā)電機風機、油液散熱風機以及調(diào)速器風機等組成，主要用于拖動臺工作時給各個發(fā)熱設備供風冷卻；移動平臺用于支撐設備的各個部分和容納液壓冷卻系統(tǒng)的油箱。整個拖動臺不超過1.2噸，可用手推叉車輕松移動拖動臺的工作位置。

2 拖動臺主要部件和系統(tǒng)設計

2.1 電氣控制系統(tǒng)

圖2 電氣控制系統(tǒng)工作原理圖Fig.2 The electrical control system principle diagram

電氣控制系統(tǒng)主要由直流電動機的電樞與勵磁電路、電機運行控制電路、運行狀態(tài)監(jiān)控電路等構(gòu)成如圖2 所示。為了實現(xiàn)上述電氣控制功能，本文采用西門子全數(shù)字調(diào)速裝置（6RA80）作為電氣系統(tǒng)的核心控制器件。電樞與激磁電路為系統(tǒng)的主電路，用于連接6RA80 內(nèi)部的功率整流板和直流電動機的電樞和勵磁，其作用是通過調(diào)速器的整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電動機電樞和勵磁所需直流電以驅(qū)動電機工作；電機運行控制電路連接調(diào)速器的控制板及設備主令電器，用于實現(xiàn)電機啟停、換向和轉(zhuǎn)速調(diào)整等功能；運行狀態(tài)監(jiān)控電路主要用于顯示當前工作轉(zhuǎn)速、監(jiān)控調(diào)速器和直流電動機的工作狀況，當出現(xiàn)電機過熱、過流、失速等異常狀態(tài)時可發(fā)出聲光報警。

2.2 液壓冷卻系統(tǒng)

齒輪增速箱的機械效率為75%，在滿負荷輸入功率工作狀況下，有相當一部分機械能轉(zhuǎn)化為摩擦發(fā)熱使齒輪箱的溫升更高，因此，為減少齒輪磨損，保持工作精度，必須對增速箱進行強制冷卻潤滑。本文設計的液壓潤滑系統(tǒng)采用潤滑介質(zhì)為VG46 抗磨機油，潤滑方式為噴淋式潤滑，液壓系統(tǒng)工作原理如圖3 所示，系統(tǒng)主要由齒輪泵、油濾、安全閥、壓力繼電器、油溫傳感器、風扇冷卻器等構(gòu)成。齒輪泵流量為16L/Min，供油壓力0.1～0.2MPa，油濾過濾精度25μm；壓力繼電器用于反映液壓冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)，只要系統(tǒng)中油液停止供給，則輸出報警信號，防止出現(xiàn)齒輪箱出現(xiàn)干磨損；風扇冷卻器用于油液散熱降溫，阻止長期工作過程中油溫的不斷升高，油溫傳感器用于監(jiān)控潤滑油溫度，當齒輪增速箱工作溫度超過要求的45±5℃，溫控表輸出報警，防止齒輪箱過熱。

2.3 移動平臺

圖3 冷卻潤滑系統(tǒng)液壓原理圖Fig.3 The Hydraulic Principle Diagram Of Cool and Lubrication System

移動平臺用于支撐和容納拖動臺各種部件。為實現(xiàn)設備平穩(wěn)運行，移動平臺必須具有足夠的剛度和強度，然而，設備的移動性又限制了平臺體積和重量。本文設計的移動平臺如圖4 所示，主要規(guī)格為100mm 槽鋼焊接而成，平臺實體尺寸為（1650×750×200）mm。平臺的上表面用于安防直流電動機和增速箱，為保證其安裝精度，焊接后采用大型平面磨床對上表面進行磨削；平臺中部留有液壓油箱的空間，油箱為抽屜式結(jié)構(gòu)，由左端插入并通過螺釘鎖緊。平臺的底部設有6 個可調(diào)式地腳，地腳之間的空間可伸入叉車的插爪，以便設備的移動。

圖4 移動平臺結(jié)構(gòu)簡圖Fig.4 The structure diagram of movable platform

綜上所述，本文開發(fā)的可移動拖動臺如圖5 所示，整體重量為1.2t，轉(zhuǎn)速范圍0～15000r/min，該拖動臺可對功率不小于**KW 的飛機直流或交流發(fā)電機進行拖動。采用測速儀和振動儀檢測（日本理音，RION－VM－63A），其轉(zhuǎn)速誤差不超過±0.1%，輸出端位移震動0.07～0.12 mm pp，滿足發(fā)電機檢測時的拖動要求。

圖5 可移動式拖動臺實物圖Fig.5 The movable station

3 結(jié)論

（1）設計開發(fā)了用于飛機發(fā)電機測試的可移動拖動臺，實現(xiàn)了拖動裝置的集成化，滿足了發(fā)電機檢測時的位置變化要求。

（2）實現(xiàn)了對直流電動機、齒輪增速箱、調(diào)速器等設備主要部件狀態(tài)監(jiān)控，通過設置各種聲光報警的輸出，提高了設備可靠性和精度持久性。

（3）在實現(xiàn)移動要求的前提下，設備具有穩(wěn)固的剛度、較高的調(diào)速精度，并可長時間穩(wěn)定運行以滿足發(fā)電機的測試需求。

[1]劉志敏，李賑，金明智.某型飛機發(fā)電機供電系統(tǒng)一起典型故障的分析[J].西安航空學院學報，2014，2.

[2]段俊萍，張鵬. 飛機發(fā)電機控制組件故障診斷系統(tǒng)研究[J].微計算機信息，2009，31.

[3]邵惠明. 基于電力拖動的飛機發(fā)電機頻率特性試驗分析[J].民用飛機設計與研究，2008，2.

[4]孟武勝，趙晨光. 某型飛機發(fā)電機控制智能測試臺的研制[J].計算機測量與控制，2009，8.

[5]鄭莉平.基于PCC 控制的交流變頻點牽引采煤機[J].煤礦機械，2012，9.

[6]鄧臘丸，等.淺議直流提升直連方式的合理性[J].礦山機械，1998，6.