某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)加力試驗(yàn)器液壓系統(tǒng)設(shè)計制造

趙方

摘 要：本設(shè)備是某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)噴口隨動系統(tǒng)試驗(yàn)專用設(shè)備，完全模擬發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)設(shè)計，其液壓原理相同，是專門對某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)噴口收放、工作位置、管路耐壓等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)的。該試驗(yàn)器功能需同時滿足試驗(yàn)工藝多項(xiàng)試驗(yàn)要求；試驗(yàn)器硬件配備需滿足PLC自動控制要求；試驗(yàn)工作壓力范圍為18-37MPa，液壓元件及管路計算選取時，要求設(shè)備運(yùn)行可靠性高。根據(jù)實(shí)際需求，將液壓密封試驗(yàn)系統(tǒng)與液壓試驗(yàn)系統(tǒng)獨(dú)立分開，可分別進(jìn)行試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：柱塞泵；活塞桿；YDF-13電磁閥；蓄能器；行程差；油溫

中圖分類號：TP271.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0077-02

飛機(jī)發(fā)動機(jī)修理是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ?，各?xiàng)性能參數(shù)都必須經(jīng)過多次嚴(yán)格謹(jǐn)慎的試驗(yàn)，不能有一絲差錯，其中發(fā)動機(jī)可調(diào)噴口組件液壓性能試驗(yàn)和某部件液壓密封試驗(yàn)是一項(xiàng)重要參數(shù)，根據(jù)修理工藝要求，試驗(yàn)時，發(fā)動機(jī)可調(diào)噴口直徑、全加力直徑與系統(tǒng)壓力值呈現(xiàn)一定對應(yīng)關(guān)系，同時作動筒活塞桿同步行程差不得超過一定值。某部件密封試驗(yàn)時壓力最高為37MPa。

1 某型加力試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)組成

某型加力試驗(yàn)器按照功能劃分為加力可調(diào)噴口組件的液壓性能試驗(yàn)系統(tǒng)和某部件液壓密封試驗(yàn)系統(tǒng)。以結(jié)構(gòu)來劃分，分為液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)由電機(jī)泵總成、油冷機(jī)、蓄能器、打壓系統(tǒng)、傳感器、壓力過濾器、電磁閥和溢流閥等液壓原件組成?？刂撇糠质窃撛O(shè)備的“大腦”，保證各系統(tǒng)和執(zhí)行原件按要求動作，完成任務(wù)。

2 外觀設(shè)計

該設(shè)備集某型發(fā)動機(jī)加力可調(diào)噴口液壓性能試驗(yàn)和某部件液壓密封試驗(yàn)于一體，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備多功能、集中化的設(shè)計理念。如圖1所示。

3 液壓系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)液壓性能試驗(yàn)工藝要求，系統(tǒng)最低壓力值為18MPa，最高壓力值為21MPa，且要求壓力值能夠在18-21MPa之間平穩(wěn)、連續(xù)可調(diào)控制，工藝要求系統(tǒng)液壓油工作溫度為60-80℃之間。而密封試驗(yàn)工藝要求試驗(yàn)壓力值分別為24MPa和37MPa。綜上要求，結(jié)合實(shí)際情況，將兩系統(tǒng)整合為一臺試驗(yàn)器，原理圖如圖2。

4 關(guān)鍵部件的選定

4.1 電機(jī)泵的選取

（1）確定液壓泵的最大工作壓力Pp：

Pp≥P1+∑△P=21+0.5=21.5MPa

注：∑△P—初步計算：管路簡單、流速不大，取值為0.5MPa；P1—試驗(yàn)系統(tǒng)最大工作壓力為21MPa。

（2）液壓泵的流量Qp：

QP≥=0.19×10-3m3/s

注：K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.2

Tt—液壓設(shè)備工作周期（5s）

Vi—每一個液壓缸或液壓馬達(dá)在工作周期中的總耗油量m3（0.8×10-3）

z—液壓缸個數(shù)為1

（3）選擇液壓泵的規(guī)格：所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%-60%。

（4）確定液壓泵的驅(qū)動功率：

P===6.8Kw

注：Pp—液壓泵的最大工作壓力為21.5×106Pa。

Qp—液壓泵的流量0.19×10-3m3/s。

ηp-液壓泵的總效率，葉片泵的總效率為0.6-0.75

綜上計算，結(jié)合實(shí)際情況，選取意大利薩姆電機(jī)泵總成一套（電機(jī)YB2-160M-6 B35 7.5KW柱塞泵H1020CFP1S×（M））。薩姆柱塞泵采用雙柱塞結(jié)構(gòu)，壓力脈動小，寶石球壽命長，進(jìn)口寶石柱塞和寶石球，確保流量精確，且具有耐壓高、效率高、傳輸功率大、轉(zhuǎn)速范圍寬、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 恒溫機(jī)的選定

經(jīng)過計算，液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率遠(yuǎn)高于系統(tǒng)散熱功率，短時間內(nèi)，油溫就會升高。液壓油溫度長時間過高會導(dǎo)致油品變稀，造成油的粘度下降，從而變質(zhì)凝結(jié)。變質(zhì)以后潤滑效果減弱，導(dǎo)致液壓缸和活塞桿加速磨損，造成不可估量的損失，同時油溫過高，會使液壓系統(tǒng)的密封件容易損壞，密封件長時間在高溫下工作，容易碳化，造成密封件漏油。根據(jù)工藝要求油液溫度應(yīng)穩(wěn)定在60℃-80℃之間，因此需另設(shè)恒溫機(jī)，經(jīng)過計算，選定DT-6W雙機(jī)一體恒溫機(jī)，它采用微電腦觸摸式控制面板，摩擦式離心泵，具有操作方便，加溫快，溫度穩(wěn)定，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

4.3 蓄能器的選擇

柱塞泵的脈動流量會引起整個系統(tǒng)壓力脈動，導(dǎo)致活塞桿運(yùn)動速度不均勻，產(chǎn)生爬行或振動，影響噴口收放動作，甚至柱塞泵突然停車時，也會使管路內(nèi)的液體流動發(fā)生急劇變化，產(chǎn)生油擊，雖然有安全閥，但在高壓系統(tǒng)中，容易造成儀表、元件和密封裝置發(fā)生故障，甚至損壞，引發(fā)事故。

所以從功能性和安全性角度考慮，在泵的出口處，并聯(lián)一個蓄能器，一方面用來吸收泵的脈動流量和壓力，另一方面用來吸收和緩和泵的突然停車以及執(zhí)行原件緊急制動所帶來的沖擊。

蓄能器有效工作容積為：

△V=∑AiliK-Qpt=0.001m3

注：A—液壓缸有效作用面積0.66×10-2m2

L—液壓缸行程0.168m

K—油液損失系數(shù)，一般取K=1.2

QP—液壓泵流量0.024m3/s

結(jié)合實(shí)際需要，選取蓄能器型號為NXQ-A-10/31.5-L-Y（圖3）。

5 結(jié)語

本設(shè)備集PLC與液壓技術(shù)為一體，滿足了某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)修理工藝的要求，液壓系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，穩(wěn)定了動力源所帶來的脈動流量和脈動壓力，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)壓力在18-21MPa之間平穩(wěn)、連續(xù)可調(diào)控制，同時還能夠控制液壓油溫在60℃-80℃之間。

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